种子,农业的“芯片”。种业,国家战略性、基础性核心产业。
2020年底召开的中央经济工作会议首次提出,要解决好种子和耕地问题,明确要加强种质资源保护和利用,开展种源“卡脖子”技术攻关,立志打一场种业翻身仗。
“十四五”规划中明确提出,要加强种质资源的保护利用和种质库建设,确保种源安全。加强农业良种技术攻关,有序推进生物育种产业化应用,培育具有国际竞争力的种业龙头企业。
辽宁作为农业大省、全国粮食主产省,要端稳饭碗,必须掌握良种培育这一基础性技术。
那么,辽宁种业发展现状如何?有多少资源,又有多少创新和良种?
三个月来,本报记者下田间、到地头,全面了解这一极端重要,又不为人所熟知的领域。
有人,十年磨一剑,只为将这些“不可再生资源”收集好、保存好;有人,在微观世界中日复一日“破译密码”,旨在找寻让人“惊艳”的基因片段,为新良种诞生做储备。
请看记者调查——
备不时之需
做好种质资源原始积累
“种质资源是新品种培育的源头,种质资源的收集和保护是基础性工作,更是利国利民利长远的公益性事业。从事农业科研的人,对于种质资源非常重视,保护种质资源的多样性,是所有育种人的愿望。”辽宁省农科院院内的种质资源库负责人吴禹表示,以省农科院的科研人员为例,每次下乡工作,都会留意自己所研究领域的野生种、农家种,并凭借经验和学识,将其收集、保存起来,以备未来育种所用。而这,正是建设资源库的原始积累。
如今,省农科院培育出的辽春系列小麦占辽宁省小麦种植面积的95%以上,并在京津冀、吉林、四川等地推广种植。吴禹曾是辽宁省小麦育种项目主持人,在一次偶然事件中,深刻感受到了种质资源的重要性。
“上世纪90年代,辽宁曾出现罕见的干热风气象灾害,造成小麦地里枯黄一片,减产严重。”吴禹说,这件事情让她开始思考,怎样才能提升农作物对自然灾害的抵御能力?
她发现,在大片枯黄田地里,有一个穗行青枝绿叶,明显具有抗干热风能力。吴禹敏锐地认识到,其携带抗干热风的基因。
“虽说干热风在辽宁并不常见,但说不好啥时候会发生。未雨绸缪,收集这些特别的资源,并应用到新品种培育,抵御未知的气候变化,对于农业生产非常重要。”吴禹用自己的经历现身说法。
重要性并不仅于此。
种质资源不仅要有,还要多,以保证其多样性、丰富性。
辽宁省农科院经济作物研究所副所长、国家中药材产业技术体系辽阳综合试验站站长孙文松对此深有体会。“以我们东北地区大量使用的道地药材白鲜为例,过去品种较多,为山上野生。但由于过度采收,一度成为国家濒危品种,迫切需要人工栽培,扩大其种植面积。目前,科研团队通过野生资源筛选,已实现了白鲜人工种植。”
一个品种,一旦从“有”跌入“濒危”序列,就面临消失的风险。而一旦发生这种情况,就再也找不回来了。这种“不可再生性”,决定了品种不仅要存续,也需要一定的体量。
采访中,多位从事与农业科研相关的工作人员均提出这一观点:种质资源,多多益善。特别需要强调的是,某些种质在特定时间、特定作物产业发展上具有关键作用。比如,上世纪60年代要高产、90年代要绿色,这是随着经济社会发展和人们生活水平提高的必然规律。虽然眼下的育种方向是量足质优,但未来还可能有新的追求方向。而资源的多样性,就是最基础的工作。
同时,从资源保护的角度看,种质资源本身没有绝对的“好”与“不好”之分。“只要有独特之处,有好的基因,就是好的资源,就有造就好品种的可能。”吴禹说。
举例来讲,眼下一个特别高产的品种,有可能对某种病害特别易感,一场病害可能就会将这个品种彻底打垮,这就需要用抗病资源加以改良。所以要未雨绸缪,尽可能多收集各种种质资源。
可能很多资源现在用不上,储存起来沉睡百年,但不能丢。也许在未来的某一天,育种方面有哪种新需求,或者要对抗某一种病害,资源库里最不起眼的一份资源,会成为扭转乾坤的关键。
走“最远的路”
抢救性收集珍稀资源
种业要打翻身仗,种质资源的普查和保护是第一仗。
毕竟,得先有了资源,才能谈到后续的开发利用。
据统计,新中国成立以来,全国范围内一共开展了三次有规模的农业资源普查。第一次是在上世纪50年代,第二次在上世纪七八十年代,第三次于去年启动。
而作为农业大省的辽宁,育种人自发收集和普查种质资源的脚步从未停下。
吴禹讲述了她及其团队从2012年开始收集野生大豆资源的故事。
野生大豆在全国许多地区都有种植,在东北,尤其在我省资源多,分布广。作为我省的优势资源,野生大豆含有丰富的优异基因,可是,环境变化、人为破坏,尤其是放牧等因素,对其造成了毁灭性伤害。
“我们在辽宁省全境进行拉网式抢救性收集,走遍了14个地级市的884个乡镇(街道)。”吴禹说,虽然多个居群的原生境后续遭到严重破坏,部分稀有类型在自然环境中彻底消失,但资源库中保存了样品。
这次收集夯实了“家底儿”,从2012年到2018年,他们共采集野生大豆资源5656个居群。目前,我省野生大豆资源保种量居全国首位。
与此同时,诸多农业领域的科研人员都在与时间赛跑,进行资源收集入库工作。
省农科院果树科学研究所的李杏团队,两代人接力奔跑了半个世纪,考察、收集、保存了一大批珍稀、濒危、特异李杏种质资源。“现已建成了世界上最大的李、杏田间基因库——国家果树种质熊岳李杏圃。”省农科院果树所所长刘威生表示。
“要先广泛撒网,全面了解各地地理、环境等自然信息,进而收集各种资源。”刘威生说,这种说起来容易的工作,做起来却很难。农业有严格的生产周期,收集工作就是与时间赛跑,对于科研人员来说,天不亮出发,“伸手不见五指”收工是常态。同时,稀有的基因资源往往分布于边远、落后地区,这些地方交通不便,在人迹罕至、开发程度低、经济欠发达地方,特异的地方品种、野生资源、近缘种类才有可能保存下来,走“最远的路”,是收集资源的必修课。
省农科院花卉研究所副所长屈连伟,就是走“最远的路”的代表之一。从2000年开始,他多次到新疆收集野生郁金香资源,天山、戈壁滩、草原,到处都留下了他的身影。带几个大饼子上山,一天工作16个小时,用脚丈量每一寸可能存在资源的区域,这是野外收集资源的常态。2016年,他在大雪中发现了一株花朵硕大、比一般野生种高两三倍的郁金香,这一资源在中国植物志中没有记载,极有可能是我国发现的又一个郁金香新种。
眼下,又是种质资源普查的黄金期。3月下旬,农业农村部公布《关于开展全国农业种质资源普查的通知》及全国农业种质资源普查总体方案(2021—2023年),决定在全国范围内开展农作物、畜禽、水产种质资源普查。
这次普查,是新中国成立以来规模最大、覆盖范围最广、技术要求最高、参与人员最多的一次普查。
省农业农村厅种业管理处处长侯艳华表示,我省于日前印发了《农业种质资源普查总体方案(2021—2023年)》,明确要利用3年时间,摸清我省农作物、畜禽和水产养殖种质资源种类、数量、分布、主要性状等家底,明晰演变趋势,完成种质资源普查报告、发展状况报告,珍贵、稀有、濒危、特有资源得到有效收集和保护,实现应收尽收。
建“诺亚方舟”
给种子一个“家”
普查收集到的资源,需要好好保护起来,确保其遗传特性可以代代相传。
这项工作,着实是个大工程。
入库取资源,测定出芽率,低于75%的进行扩繁……位于辽宁省农科院院内的种质资源库内,监测作物种质资源的工作每天都在进行。
在2009年之前,我省没有自己的作物种质资源长期保存库。因为与从事品种生产、推广不同,种质资源是育种工作的最前端,是纯粹为他人作嫁衣的公益事业。更为重要的是,这项工作无名无利,一旦半路停下,就会前功尽弃。
2009年,我省依托辽宁省农科院建立了辽宁省种质资源库,为农作物种质资源打造“诺亚方舟”。
种质库参照国家库标准来建造,设计总库容25万份,其中,长期库6万余份,中期库约13万份,短期库约6万份。诞生伊始,即面向全省开展玉米、水稻、高粱等作物的收集、保存、评价等。
资源库内相对湿度小于50%,分3个标准集中保存种质资源。短期库温度控制在4℃,保种时间10年左右,用于材料短期保存;中期库温度-4℃,可保存种质20至30年,主要用于种质资源分发利用;长期库温度控制在-18℃,保种时间50年以上,用于资源长期保存,长期库轻易不打开。2011年,又构建了信息化管理系统,至此,整个资源库实现了库房运行自动化,库房及种质资源管理信息化。
经过十余年发展,目前,该库已收集入库3.1万余份资源,涵盖16种作物,成为我省保存作物种质资源种类最多、保存量最大的单位。
“每年都有新入库资源,同时我们每年也要进行公共资源评价、繁育、入库、共享等工作。”吴禹说。
作为省内唯一的作物种质资源共享服务平台,资源库每年对外分发利用种质资源近1000份次,通过专题服务形式每年展示资源200份至300份,为科研单位、企业和种植大户提供交流利用平台。随着在国内同行业影响力的不断扩大,这一平台被纳入国家作物种质资源共享服务平台,持续为辽宁乃至全国种业发展提供有力支撑。
除此以外,还有活体资源库。
在位于凤城市的辽宁省蚕业科学研究所生态柞园示范区内记者看到,五彩斑斓的柞蚕分外吸睛。“这里是全国最大柞蚕种质资源库,保育了全国70%以上的柞蚕种质资源,包括属于青黄、黄、蓝、白4个体色系统的青黄蚕、黄蚕、蓝蚕、白蚕、红蚕及绿蚕等多种体色的柞蚕品种。”辽宁省蚕业科学研究所所长张俊涛表示,彩色柞蚕与我们常见的青绿色柞蚕一样,都是天然野生品种,是稀缺的种质资源,蕴含潜在的特异性基因资源,也是柞蚕杂种优势研究不可缺少的宝贵素材。保存柞蚕种质资源的纯种是极其艰辛的工作,需每年两季野外放养,细心管护,严防混杂,同时,要严防恶劣天气及病虫害等不确定因素带来的危害,但科研人员几十年来仍然坚持通过放养的形式将其保存下来,为今后的柞蚕育种及遗传学研究保存重要的物质基础。
词条
种质资源
又称遗传资源。种质是指生物体亲代传递给子代的遗传物质,它往往存在于特定品种之中。古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物等,都属于种质资源。
在自然界,所有生物都表现自身的遗传现象,它是生命延续和种族繁衍的保证。
农谚说,种瓜得瓜,种豆得豆,就是对遗传现象生动的描述。瓜和豆的繁衍就是由遗传物质决定的。( 李 越)
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