穆志新，李萌，秦慧彬，郝曉鵬，喬治軍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

山西省干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源調(diào)查

穆志新，李萌，秦慧彬，郝曉鵬，喬治軍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

2011—2013年山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所調(diào)查、收集了山西省干旱地區(qū)8個縣26個鄉(xiāng)67個村的抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源共686份，隸屬于12科24屬30種。對所收集到的資源的種類、特性、分布以及調(diào)查地區(qū)的抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對山西省干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集、保護(hù)和利用提出了建議。

干旱地區(qū)；抗逆農(nóng)作物；種質(zhì)資源；調(diào)查；山西省

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受氣象條件影響很大，旱災(zāi)會造成糧食減產(chǎn)50%以上[1]。山西省地處西北干旱半干旱地區(qū)，水資源嚴(yán)重短缺，干旱、貧瘠和土壤鹽漬化是制約山西省農(nóng)業(yè)發(fā)展的最主要因素[2]，嚴(yán)重影響了其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，抗旱、耐貧瘠等抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集、利用對保障糧食安全，提高農(nóng)民收入以及促進(jìn)社會發(fā)展具有十分重要的意義[3-5]。

山西地形、地貌類型多樣，氣候南北差異和垂直差異較大，孕育了豐富的農(nóng)作物種質(zhì)資源。至今，山西尚未對省內(nèi)干旱地區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的類型、分布等進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查。鑒于此，在科技部基礎(chǔ)性工作專項“西北干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源調(diào)查”項目資助下，2011—2013年山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所對山西省內(nèi)干旱地區(qū)的8個縣進(jìn)行抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源調(diào)查，以期為今后干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的研究提供依據(jù)。

1 調(diào)查方法和內(nèi)容

1.1 調(diào)查方法

針對山西省干旱、土壤貧瘠和土地鹽堿化嚴(yán)重的縣市，并結(jié)合抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源及其野生近緣種的種類、地理分布及特點(diǎn)和歷史搜集情況，確定調(diào)查縣，再聯(lián)系當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門和熟悉當(dāng)?shù)丨h(huán)境的向?qū)?，共同確定出需要調(diào)查的鄉(xiāng)鎮(zhèn)村，采用農(nóng)戶家中收集農(nóng)家種和在田間地頭搜集農(nóng)家種、野生種、半野生種以及野生近緣種結(jié)合的方法進(jìn)行調(diào)查。

1.2 調(diào)查內(nèi)容

填寫系統(tǒng)調(diào)查表，記錄資源的調(diào)查地點(diǎn)、種質(zhì)名稱、種質(zhì)類型、生長習(xí)性、主要特性、種質(zhì)用途等30項調(diào)查內(nèi)容[6-7]。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

此次系統(tǒng)調(diào)查收集到山西省干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源共686份，隸屬于12科24屬30種。其中，糧食作物的數(shù)量最多，總計615份，占總量的89.65%，隸屬于3科13屬18種（表1）。

2.1 糧食作物種質(zhì)資源

此次調(diào)查收集到的糧食作物種質(zhì)資源分屬于禾本科、豆科、蓼科。其中以豆科作物種類和數(shù)量最多，共308份，隸屬于6屬10種，占50.08%；禾本科作物258份，隸屬于6屬6種，占41.95%。

2.1.1 禾谷類作物種質(zhì)資源此次調(diào)查收集到的禾谷類作物種質(zhì)資源黍稷101份，谷子52份，高粱51份，玉米25份，燕麥23份以及小麥6份。在調(diào)查的8個縣中，五臺縣收集到的禾谷類作物種質(zhì)最多，達(dá)48份，占18.60%，石樓縣次之，41份，靈丘縣37份，武鄉(xiāng)縣33份，隰縣31份，五寨縣24份，興縣23份，繁峙縣21份。

玉米是山西省種植面積最大，單產(chǎn)最高的農(nóng)作物[8]。通過本次系統(tǒng)調(diào)查，在5個縣共獲得了25份玉米資源，其中抗旱性強(qiáng)的有7份；穗形有柱形、錐形；粒型有馬齒型、硬粒型和中間型；粒色有黃色、白色、橙黃色，形態(tài)各異。隰縣收集到的玉米地方品種最多，為7份，占28%；其次是五臺縣為6份，占24%。

禾谷類小雜糧抗旱耐貧瘠，只有在山西省這種水資源匱乏、灌溉條件欠缺的干旱地區(qū)，才能發(fā)揮出其本身的資源和生產(chǎn)優(yōu)勢[9]。山西省小雜糧群體眾多，本次調(diào)查收集到的禾谷類雜糧種質(zhì)有黍稷、谷子、高粱以及燕麥，共227份，以黍稷、高粱和谷子為主，主要分布在五臺縣、石樓縣、靈丘縣和武鄉(xiāng)縣。其中，黍稷資源數(shù)量最多，共101份，占44.49%，在調(diào)查的8個縣都有種植，主要集中在5個縣，分別為石樓縣18份，隰縣15份，靈丘縣14份，五臺縣14份，五寨縣11份。收集到的黍稷資源極為豐富，植株有單生和叢生，穗形有散穗、側(cè)穗和密穗，粒色有黃、白、紅、灰、褐和復(fù)色，米色有黃色、淡黃色、白色。

2.1.2 豆類種質(zhì)資源豆類資源適應(yīng)性廣，較耐旱、耐貧瘠，易于生長，因此，在山西省干旱區(qū)也有一定的種植優(yōu)勢，本次系統(tǒng)調(diào)查收集到的豆類種質(zhì)主要有大豆、菜豆、豇豆、小豆、綠豆、豌豆等，其中菜豆和大豆數(shù)量最多，在8個縣都有種植，菜豆119份，占38.64%，類型最為豐富多彩，有3種株型，4種莢色，8種莢形，10種粒形，18種粒色；栽培大豆95份，野生大豆1份，共占31.17%，包含抗旱性強(qiáng)的12份資源。五臺縣收集到的豆類作物地方種質(zhì)資源數(shù)量最多，共54份，有大豆、豌豆、綠豆、豇豆、小豆、菜豆，占17.53%；五寨縣42份，繁峙縣40份，石樓縣和隰縣同為38份，興縣36份，靈丘縣31份，武鄉(xiāng)縣29份。

表1 山西省干旱地區(qū)抗逆糧食作物種質(zhì)資源

2.2油料作物種質(zhì)資源

胡麻、向日葵、油菜、芝麻是山西省重要的油料作物，種植歷史悠久，分布廣泛，其中，胡麻、向日葵作物的種植面積已經(jīng)躍居經(jīng)濟(jì)作物前列，本次系統(tǒng)調(diào)查收集到的油料作物共38份，隸屬于6科6屬6種（表2），在6個縣收集到胡麻11份，占28.95%，是調(diào)查縣區(qū)主要的油料作物，其中，3份種質(zhì)資源的抗旱性強(qiáng)。向日葵資源9份，其中靈丘縣4份，五臺縣3份，繁峙縣和隰縣各1份。另外，在五臺縣收集到1份黑芝麻，興縣和石樓縣共收集到5份白芝麻。

表2 山西省干旱地區(qū)抗逆油料作物種質(zhì)資源

2.3 其他作物種質(zhì)資源

山西省地形復(fù)雜，農(nóng)作物資源種類豐富，除了上述主要的糧食作物和油料作物外，此次調(diào)查還收集到紫花苜蓿、苦參、大麻等牧草、藥材資源，以及南瓜、菊芋、辣椒等蔬菜作物資源，共計33份，隸屬于5科6屬6種。其中，在7個縣均收集到大麻種質(zhì)資源，共17份；在靈丘縣和興縣收集到南瓜資源11份（表3）。

表3 山西省干旱地區(qū)其他抗逆種質(zhì)資源

3 山西省干旱地區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源現(xiàn)狀與保護(hù)建議

3.1 抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的現(xiàn)狀

此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源正面臨丟失和滅絕的威脅，在保護(hù)、開發(fā)和利用上的現(xiàn)狀不容樂觀[10-11]。主要原因有以下3個方面。

3.1.1 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)的快速發(fā)展不僅使地方老品種不斷被高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等性狀優(yōu)良的新品種替代，而且使得種植結(jié)構(gòu)逐漸單一化，種質(zhì)資源的多樣性遭到破壞，加速了地方品種的消失[12]。

3.1.2 地方品種的退化地方品種由于長期種植，受自然突變、天然雜交、自然選擇以及種子混雜的影響，使得資源的純度降低，抗逆性減弱，產(chǎn)量和品質(zhì)下降[13-14]，從而逐漸退出當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，面臨消失的危險。

3.1.3 氣候環(huán)境因素近年來，由于人類過度的放牧養(yǎng)殖、河流過度開發(fā)以及大規(guī)模工業(yè)建設(shè)等活動，導(dǎo)致氣候變化異常、生態(tài)環(huán)境惡化，使山西省許多作物種質(zhì)資源賴以生存繁衍的棲息地環(huán)境發(fā)生變化，野生近緣植物資源急劇減少，地方品種大量消失，生物多樣性受到破壞。

3.2 抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的保護(hù)建議

農(nóng)家種及其野生近緣種具有許多優(yōu)良性狀，是作物育種的基礎(chǔ)。根據(jù)本次對山西省干旱區(qū)8個縣的調(diào)查結(jié)果，結(jié)合種質(zhì)資源現(xiàn)狀提出以下建議。

3.2.1 加強(qiáng)重視，增大種質(zhì)資源收集和保護(hù)的力度

種質(zhì)資源的收集、保護(hù)是一項基礎(chǔ)性、長期性和公益性的工作，政府應(yīng)充分認(rèn)識到種質(zhì)資源的重要性，增加財政支持力度，加大媒體宣傳力度，制定相應(yīng)保護(hù)政策，健全保護(hù)體系；同時相關(guān)部門要加強(qiáng)科技培訓(xùn)，科研工作者要加強(qiáng)地方種質(zhì)資源收集、原生境保護(hù)[15]、種質(zhì)庫保存等工作力度，避免干旱區(qū)抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源的丟失。

3.2.2 強(qiáng)化鑒定評價工作，挖掘優(yōu)異資源價值抗逆農(nóng)作物種質(zhì)資源對所種植的環(huán)境有著非常強(qiáng)的適應(yīng)性，是長期自然選擇的結(jié)果。除做好農(nóng)藝性狀、形態(tài)學(xué)水平上的觀察鑒定外，應(yīng)加強(qiáng)資源抗逆性、抗病蟲、品質(zhì)、生理指標(biāo)和遺傳多樣性等方面的綜合評價，運(yùn)用同工酶、SSR和SNP等多種標(biāo)記手段進(jìn)行資源的精準(zhǔn)鑒定，并利用優(yōu)異種質(zhì)資源為基礎(chǔ)材料，培育抗逆、高產(chǎn)的農(nóng)作物新品種[16-18]。

3.2.3 促進(jìn)種質(zhì)資源的利用效率山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所是山西省農(nóng)作物種質(zhì)資源的保存中心，目前已貯存36種作物3萬余份種質(zhì)資源，持續(xù)為育種家、科研院所、大專院校提供利用各類種質(zhì)資源7 000余份次，這些均促進(jìn)了資源的利用，但也要看到，現(xiàn)階段種質(zhì)資源的利用效率還不高。因此，應(yīng)逐步規(guī)范農(nóng)作物種質(zhì)資源的繁殖更新，進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)異資源的展示規(guī)模和分發(fā)利用范圍，及時為育種和科研提供優(yōu)良種質(zhì)資源信息和實(shí)物，加快推進(jìn)農(nóng)作物新品種選育進(jìn)程，加強(qiáng)種質(zhì)資源利用結(jié)果的信息反饋，從而有效促進(jìn)資源的利用效率，推進(jìn)種質(zhì)資源共享。

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Investigation of Stress-tolerant Crop Germplasm Resources in Drought Area of Shanxi Province

MUZhi-xin，LI Meng，QINHui-bin，HAOXiao-peng，QIAOZhi-jun
（KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau，MinistryofAgriculture，Shanxi KeyLaboratoryofGenetic Resources and Genetic Improvement ofMinor Crops，Institute ofCrop GermplasmResources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The investigation and collection of stress-tolerant crop germplasm resources were carried out during 2011-2013 in the drought area of Shanxi province,including 67 villages in 26 towns of 8 counties.The 686 samples were collected in the survey which belonged to 12 families,24 genus and 30 species.The botanical classification,characteristic,distribution and current situation of these resources were briefly analysed.The collection,conservation and utilization of crop germplasm resources in the drought area of Shanxi province were alsodiscussed in the paper.

drought area;stress-tolerant crops;germplasmresources;investigation;Shanxi province

S324

A

1002-2481（2016）04-0509-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.22

2016-01-22

科技部基礎(chǔ)性工作專項（2011FY110200-2）

穆志新（1974-），男，山西渾源人，副研究員，主要從事農(nóng)作物種質(zhì)資源研究工作。