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种业装上“中国芯”

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-07  来源:农民日报  浏览次数:8772
内容摘要:70岁的湖南省石门县壶瓶山巡护员杜凡章在路边给第三次种质资源普查队员讲解植物特性。大事记1978年,经原农林部批准成立中国农业

 

70岁的湖南省石门县壶瓶山巡护员杜凡章在路边给第三次种质资源普查队员讲解植物特性。

大事记

1978年,经原农林部批准成立中国农业科学院作物品种资源研究所,从此学科走上全面发展时期。

1979年,第一次全国农作物品种资源科研工作会议召开。

1979年6月,原农业部和国家科委联合发出关于进行农作物品种资源补充征集的通知,截至1984年,共收集到60种作物的11万份种质资源。

1984年,第二次全国农作物品种资源科研工作会议召开。

1986年,国家作物种质库建成启用,是我国第一座现代化作物种质库。

1993年,在青海西宁建成了国家作物种质资源复份库。

2004年,我国开始建设国家农作物种质资源平台,并形成了400多家科研单位、2600多名科技人员组成的国家农作物种质资源数据采集和共享网络,免费向社会提供种质资源信息和实物的共享服务。

2015年,《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划(2015—2030年)》发布,首次以政府文件给予作物种质资源工作的最高待遇。同年,《种子法》大修设立种质资源专章,种质资源发展迎来“加速度”。

还记得北京三环内的150亩“最贵农田”吗?与寸土寸金的地理位置相比,生长在这块中国农业科学院试验田上的小麦、玉米更为珍贵。从这里培育出的中单2号、丰抗系列冬小麦等品种,累计在全国推广面积均过亿亩,给我国农业增加了数以百亿计的效益。

距此两公里开外,有座三层红砖小楼,看似不太起眼,却是几十万份种子的“诺亚方舟”——国家作物种质库。雪白墙壁映衬下,以麦穗装饰的绿色琉璃瓦圆柱更显古朴。穿过长廊,推开厚重的金属密闭门,零下18℃的低温中,一排排高达房顶的架子上“睡”着42万多份种质资源。正是有了它们,才有了“最贵农田”培育的良种。

种质资源是农业原始创新的物质基础,是保障国家粮食安全的战略资源。如果说种业是农业的芯片,那优异资源就是种业的芯片。如今,我国种质资源保存数量49.5万份,居世界第二位,对产业的支撑作用日益显著。以此为基础,种业对农业增产的贡献率达45%,实现“中国粮”主要用“中国种”。

从1978年在10多万份种质资源基础上重建学科,到如今成为世界第二的资源大国,向资源强国迈进,中国种质资源保护与利用的成就世界瞩目。这当中除了时代的机遇和政策的支持,更离不开几代资源人付出的青春和汗水。

美国大豆的“救星”:创新基础与战略资源

种质资源究竟有什么用?

有一个故事被反复提及。1954年,孢囊线虫病使美国大豆产业遭遇毁灭性打击,科学家们从3000多份种质资源中“翻箱倒柜”,最终找到了20世纪初美国传教士从中国收集的地方品种北京小黑豆,利用其抗病基因选育品种,帮助美国大豆复苏。当时,这份来自中国的种质资源,已在美国存放了47年。

一花一世界。植物的基因都蕴藏在种子当中,种质资源是携带遗传信息的载体,具有实际或潜在利用价值。农业农村部副部长余欣荣指出,种质资源是农业原始创新的物质基础,是保障国家粮食安全的战略资源。中国工程院院士袁隆平也曾公开表示:“如果没有野生稻资源,要在水稻优良品种培育上有很大的突破是很难的。”

纵向看,历次产业飞跃都有种质资源的身影:水稻和小麦矮秆基因的发现和利用,引发了第一次绿色革命;野生稻资源则促成了我国杂交稻的育成和推广,带来第二次绿色革命。

横向看,当今全球市场,谁占有了种质资源,就具备了种业乃至农业竞争的主动权:美国先锋公司拥有世界最大的玉米种质资源库,培育出的优质玉米品种占全球市场约20%的份额;荷兰瑞克斯旺公司利用抗蚜虫种质资源选育的抗蚜生菜品种,占据了欧洲市场份额的70%。

中国工程院院士刘旭介绍,我国是世界作物起源中心之一,土地辽阔,地势复杂,加以数千年精耕细作,品种资源丰富,全世界主要栽培作物一半以上在中国都有栽培。遗传性状也是多种多样,例如水稻,既有两米高的巨型稻,也有不到40厘米的“小矮人”。但随着现代科学技术和人口的快速发展,及农作物品种改良和少数高产品种的大面积种植,造成了严重的品种“基因流失”。

现代育种技术在某种程度上加剧了这种流失。“育种家多追求优质高产,在保留A基因的同时可能就淘汰了B。”中国农业科学院作物科学研究所所长刘春明认为,有些性状目前看似乎不重要,却有潜在的应用价值。在长期的农业发展历程中,难以料想哪些抗病和品质性状会变成迫切需求。“它们一旦消失,是很难重新创造的,种质资源的战略意义就在于保存这种多样性。”

上世纪50年代,我国曾两次在全国范围内征集作物品种资源,截至1958年共征集到53种作物约20万份种质资源。然而“文革”期间损失惨重,有的省份、有的作物几乎丧失殆尽。

1978年,党的十一届三中全会召开,科学的春天来到了。同年,中国农业科学院作物品种资源研究所成立,随后各地农科院陆续成立相关部门,我国作物品种资源工作体系初步形成,学科进入了恢复重建的发展期。

没有硝烟的战争:存起来与用起来

北到黑龙江克山,南至海南三亚,东达浙江杭州,西抵新疆伊犁,经过40年的发展,如今我国现代化种质资源保存体系遍及全国,成为农业发展的强大后盾。

但上世纪70年代,我国保存种质资源还是靠种子的种植更新,北方一般四五年、南方一两年就要更新一次。为减少种植次数,各地想了不少“土办法”,比如酒坛保存、借用商业冷库等,有些南方单位还将资源运至新疆或青海保存,但效果都不理想,导致一些重要资源得而复失。

1979年,时任作物品种资源研究所副所长董玉琛提出:“当前的主要任务是首先搞好收集和保存,不能让已经收集起来的和仍生长在我国土地上的品种资源继续丢失。”

从1979年起,原农业部在全国范围内进行了农作物品种资源补充征集。同时组织跨部门、跨地区的多学科力量,对西藏、神农架、海南岛、大巴山、三峡等重点地区,水稻、大豆、小麦、果树、蔬菜、牧草等重点作物野生种进行了专项考察,发现了一批优质品种和极具潜在价值的野生近缘种,使我国成为掌握野生大豆最多的国家,改写了世界普通野生稻分布北限为25度的结论。截至1999年,我国作物种质资源已超过36万份,仅次于美国。

翻山越岭收集到的宝贵资源,不能还用“土办法”保存。

1986年,在国家项目支持及国外机构资助下,我国建成了第一座现代化作物种质库,也就是北京三环附近的红砖小楼。为什么选址北京?“因为北京供电相对稳定一些。”刘春明告诉记者,这里是全国作物种质资源长期保存中心,长期储藏冷库的温度维持在-18℃左右,相对湿度小于50%,低温低湿条件下种子可保存50年以上。“保持低温并不难,更难的是低温条件下保持低湿,这对维护要求很高。”

作物科学研究所种质资源中心主任李立会介绍,长期库种子主要作储备之用,保存数量不多。每份种子都在全国种质资源目录有独一无二的编号,调用种子须经国家主管部门批准。

“种子要进入长期库,可没那么简单。”中心副主任方沩告诉记者,各地收集的种子要经过活力检测、干燥、包装、编目好几道手续,才能装在铝箔袋或金属盒中入库。

1993年,我国在青海西宁建成了国家作物种质资源复份库,用于长期库的复份保存,以防止地震、火灾、洪水等可能的威胁。

除长期库和复份库外,在国家资金支持下还建成10座中期库。中期库周年温度0℃~10℃,种子可保存15年左右,主要负责种质资源的保存、分发与交换。2000年前后,我国已初步形成了国家主导、分工协作的种质资源工作体系。

进入21世纪,一场看不见硝烟的种子战在世界范围内展开,“种中国豆侵美国权”的教训更是引人深思。在这场战争中,谁对种质资源研究和利用合理充分,谁就将赢得胜利。

如果说前20年我国种质资源工作以收集保存为主,本世纪以来则转向研究、创新、利用为主的轨道上,提出了“在保护中利用,在利用中保护”的新观点,越来越多“沉睡”的资源飞向更广阔的田野。

2004年,我国开始着手建设国家农作物种质资源平台,并形成了400多家科研单位、2600多名科技人员组成的国家农作物种质资源数据采集和共享网络,免费向社会提供种质资源信息和实物的共享服务。近10年来累计向国内分发种质资源35万余份次。

既要存得住,也要用得好,得到充分利用的种质资源开始“大展拳脚”。截至2014年,利用耐冷水稻种质育成的长白10号和吉粳78,累计增产稻谷1.46亿公斤,获得经济效益2.1亿元;利用中品661大豆种质,育成了第一个高油国审大豆品种冀黄13;利用高产抗倒伏种质中黄麻1号等,在新疆、内蒙古甘肃江苏等省区建立了万亩优质纺织原料基地。

强动力的“资源芯”:用得好与进得来

因为一颗蟠桃,70岁的陕西咸阳农民赵建英,和千里之外的中国农业科学院郑州果树研究所(以下简称“郑果所”)结了缘。

四年前,赵建英种的桃还是大路品种,每斤才卖一元钱。经人介绍,他找到郑果所,在研究员朱更瑞指导下,种上了“中油蟠”新品种:“颜色金黄,口感甜,货架期长,每斤售价10元。”记者采访时,恰逢他坐了一天火车再赴郑果所“取经”:“看看还有啥更新换代的好品种。”

在全国,像赵建英一样受益于“中油蟠”系列品种的农民数不胜数。而这一品种的选育,离不开郑州国家桃种质资源圃里的1208份资源。“我们从中选出30多份蟠桃种质资源,再筛选出2份优异种质,经过30多年不懈努力,培育出集蟠桃和油桃优点于一身的油蟠桃品种。”郑果所“桃种质资源与遗传育种”创新团队负责人王力荣介绍,这不仅让农民致富有了新门路,也使我国桃品种更新了3-4代。

目前,我国已建成国家作物种质资源长期库1座、复份库1座、中期库10座、种质圃43个、原生境保护点199个以及种质信息中心1个。种质资源的厚积薄发,成为科技创新、农民增收、产业发展的强大“芯片”——

在湖南,农作物种质资源库保存了2.3万余份水稻,利用这些资源,湖南省农科院实施了“镉低积累水稻品种选育及筛选”课题,低镉水稻品种选育再上台阶;

云南,优异种质资源毫目细在当地绝种40年后,种植户重新引种种植,粒大、油亮、香软、冷不回生的特点在市场大受欢迎,种植面积15万亩,已形成“遮放贡米”品牌,农民年增收2.88亿元;

在浙江,近年来组织实施25个种质资源保护与利用基地建设项目,利用地方优势资源材料育成衢鲜5号、浙茭3号等12个新品种,累计推广面积17.9万亩,增收4.19亿元,推动龙游小辣椒、上虞乌皮青仁等地方特色资源的产业化开发,实现增收2.33亿元……

然而这也带来一些现实问题。虽然新品种推广势头大好,王力荣最近却有些发愁:“和种质库相比,种质圃周期长、成本高,每亩成本至少5000元。因为土地不足,现在我们的育种田都只能给种质资源保存圃让路。”

作为湖南省农作物种质资源库负责人,段永红也不轻松:“种质资源库的维护、种子的繁殖更新都是一笔不小的费用。”

我国研究单位和育种人员很多,种子需求量大,保存和繁殖都需要庞大的经费支持。为解决这一问题,近年来国家不断加大支持力度。自2001年至今,共定期监测并繁殖更新种质47.8万份,确保了国家库圃资源的安全保存。

除了资金,种质资源的共享还存在一些“瓶颈”:精准鉴定不足,离有效满足产业发展需求还有一定距离;信息反馈不畅,种质工作者提供种子后,索取者本应及时向提供者反馈研究和利用信息,但如今索要种子易、收集信息难;资源权属不清晰,共享利用效率不高……

这当中,种质资源走出去、引进来更是热议的焦点。

我国地域辽阔,资源丰富,保存农作物种质资源中大部分为我国自有资源,来自国外的占21%,相比美国国外资源80%的占比,一方面说明我国资源丰富,另一方面说明我们相对缺乏别国拥有资源。

“我们不能关紧大门拒绝交流,也不能不顾我国品种安全。”农业农村部农作物种业处处长储玉军认为,要创新体制机制,确保种质资源进得来、出得去、用得好。拓宽资源引进渠道,加大优异资源引进力度;深化改革,推动我国种企和科研单位开展国际交流。

与时间赛跑:追种子的苦与乐

2015年,《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划(2015—2030年)》发布,首次以政府文件给予作物种质资源工作的最高待遇,大修后的《种子法》也设立种质资源专章,种质资源发展迎来“加速度”。

按照《规划》,全国第三次农作物种质资源普查与收集行动是“当头炮”,要完成2228个县、大约10万份资源的收集保存任务。

这是一场和时间的赛跑:随着人口增长、城市扩张以及新品种推广等原因,目前我国地方品种和主要作物野生近缘种丧失速度惊人,在湖北、湖南、广西重庆、江苏、广东6省375个县,主要粮食作物地方品种的数目1956年为11590个,2014年仅剩3271个,丧失比例高达71.8%;1981年广西野生稻分布点1342个,目前仅剩325个,平均每年减少近30个。消失的不会重生,减少的不会再增多,种质资源普查收集刻不容缓,而普查队员就是一群“追种子的人”。

好的种质资源大多分布在交通不便的偏远地区、高山峻岭,“追种子”不仅辛苦,有时还有危险。

王力荣和湖南省种质资源第三调查队队长杨水芝都已过知天命之年,却一个冒着高原反应多次进藏,还曾因为汽车故障,在面包车里耗了一天;一个为采集梨品种,爬上十多米高的大树,有时树干太光滑,就把剪子扎在树上往上爬。

辛苦是辛苦,但发现珍稀品种的喜悦是无法比拟的。记者采访时,杨水芝刚结束一次调查,每根树枝都被她仔仔细细捆扎起来,每一枝都能介绍一长串。说起藏区考察,王力荣也打开了话匣子:“飞机在林芝上空飞过时,下面全是大片大片的桃花,都是珍贵的野生桃树。其中有棵700多年的老桃树,树干要三人合抱,已经被收集回来,正进行基因测序。”

除了品种,感动有时也来自人。在被誉为“湖南屋脊”的壶瓶山进行系统调查过程中,70岁的壶瓶山巡护员杜凡章老人专门出山协助。对壶瓶山3000多种植物,他都了如指掌。在他的带领下,普查队员进入壶瓶山上半荒废的麻风病村。村里有对80多岁的老人,几十年来保存了不少地方品种,见到普查队员他们很激动:“幸好你们来了,要是哪天我俩不在了,这些资源就没有人留了。”

虽然曾因为资金不足,再加上种质资源的飞速流失,这场和时间的赛跑常让这群“追种子的人”感到无奈。但从2015年以来,中央财政已先后安排1.468亿元,支持资源普查和收集工作。地方也相应配套资金,重庆专门划拨1000万元支持种质资源调查和保护;广东安排资金320万元用于种质资源调查,并计划投入5000万元改扩建种质库。

据了解,本次普查已完成调查的623个县中,有68个县的种质资源从未被收集保存,共抢救性收集各类地方品种、国家重点保护的作物野生近缘植物及其他珍稀、濒危野生植物种质资源29763份。经与国家种质库(圃)保存信息比对,85%以上为新收集资源。

这些优异种质资源的发现,带来了巨大的社会经济效益——

广西省上思县发现的野生葡萄高抗霜霉病和根结线虫,对抗病品种改良极具利用价值;江苏农科院收集的棠梨,果实极小,但抗腐烂病能力强;湖北秭归利用地方品种“桃叶橙”建产业园区,种植面积从几十亩发展到3000多亩,产值增加4000万元以上;湖南将地方特色品种穇子加工成穇子粑、穇子团、穇子酒、穇子粉等,种植面积恢复到1.5-2万亩;重庆城口县利用普查发现的野生资源,打造“野生猕猴桃”产业带、“七彩巴山豆”示范基地和“金色火罐柿”产业片,促进农旅紧密结合,打造了精准扶贫新产业。

40年很长,足以让中国跻身种质资源大国之列,创造属于自己的辉煌:改革开放40年来,我国利用优质种质资源,培育出超级稻、矮败小麦、转基因抗虫棉等一批革命性品种,推动全国主要农作物品种更新了5-6次,每次更换都增产10%以上。

40年又很短,从种质资源大国迈向强国的征程中,这是一个起点:当今世界,种质资源已事关国家核心利益,其保护和利用受到世界各国的高度重视,对中国来说,在风起云涌的世界种业格局中,要抢占科技制高点,离不开种质资源这块“芯片”的日益强劲。

有了这块“中国芯”,中国种业的明天,值得期待。

中国农村网  责任编辑:中国农村网
 

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