從種質到種子：加強基礎性研究 創制育種新材料

◇李 飛

從種質到種子：加強基礎性研究 創制育種新材料

◇李 飛

“種瓜得瓜，種豆得豆”，我們常用這句話比喻做了什么事，就會得到相應的結果。事實上，這句源于佛教經典《大涅槃經》的俗諺，也是對遺傳現象的生動描述——瓜和豆的繁衍就是由遺傳物質決定的。

種質資源，是由親代遺傳給子代的遺傳物質，它是培育新品種的物質基礎，也是人類賴以生存和發展的戰略資源。地球上約有30萬種植物，蘊藏著豐富的種質資源，只要挖掘和利用其中的一小部分，就足以為作物育種開辟廣闊天地。

近日，國務院辦公廳發布《關于深化種業體制改革提高創新能力的意見》，指出要更好地保護、挖掘、研究和利用種質資源，提高種業發展基礎性公益性服務能力。那么，目前我國農作物種質資源保存和利用的現狀如何？為作物育種提供了哪些新材料？農作物種質資源保護體系還存在哪些問題？未來一段時間內的工作重點是什么？中國工程院院士、中國農業科學院副院長劉旭教授針對這些問題，一一進行解答。

保護體系建設

記者：您能否介紹一下我國種質資源保護體系的現狀？

圖為劉旭在從事科研工作

劉旭：我們國家歷來高度重視農作物種質資源事業的發展，經過30多年的不懈努力，現在基本上建成了比較系統的一套保護體系。目前，我國已建立了包括1座長期庫、1座復份庫、10座中期庫和43個種質圃相配套的國家農作物種質資源異位保存體系。截至2013年底，已長期保存種質資源43萬份，居世界第二位，同時對庫圃保存資源不間斷地隨機抽樣檢測和繁殖更新，確保安全保存。

自2001年起，農業部選擇《國家重點保護野生植物名錄》中瀕危狀況嚴重、對農業可持續發展具有重要戰略意義的農業野生植物物種，在國際上率先開展原生境保護點（區）建設工作。截至2013年底，已建成59個重要農業野生植物物種的169個原生境保護點，搶救性保護了一批重要的農業野生植物資源，有效地保護了眾多對于未來作物育種和生產具有重要潛在利用價值的優良基因。

繁殖更新與分發利用

記者：目前的年供種能力如何？

劉旭：現在的年供種能力比項目執行初期提高了3倍多，主要是過去10年繁殖更新了30萬份種質資源，有效緩解了種質資源的供需矛盾。早在2001年，我國就基本上將原已收集到的30多萬份作物種質資源，經過基本農藝性狀及特性鑒定，整理編目，并繁殖種子入國家種質庫長期保存。但承擔種質資源分發供種任務的中期庫，卻因沒有足夠的種子或種子發芽率低而無法供育種家利用。另外，種質圃保存的種質資源也存在長勢弱、衰老退化、病蟲危害重等現象，急需繁殖更新復壯。因此，對中期庫、種質圃的種質資源進行繁殖更新或提純復壯是頭等任務。2001—2012年，中期庫繁殖更新24.5萬份，種質圃提純復壯5.5萬份，累計向5 504個單位、34 820人次分發了27.4萬份（次）種質。另外，在繁殖更新的過程中，也實現了對種質資源特性的再認識，校正了種質資源目錄，發現了許多新類型、新特性，為育種提供了更多的材料。

調查收集引進

記者：自農作物種質資源保護工作開展以來，我國在種質資源的調查、收集和引進方面做了哪些工作？

劉旭：我國農作物種質資源的調查、收集工作起步于20世紀70年代末，國外種質資源的引進工作主要集中于過去10年內，都取得了顯著進展。1978年以來，我們開始組織專業科技人員，針對重點地區農作物種質資源和重要農業野生植物種質資源開展調查收集工作。

重點地區工作方面，我國首先調查了有“植物王國”之稱的云南，隨后調查了地處世界屋脊的西藏。這兩次調查不僅收集了一批極其珍貴的種質資源，而且獲得了野外種質資源調查的經驗。“七五”期間，進行了神農架和海南省種質資源調查。“八五”和“九五”期間，進行了大巴山、黔南桂西山區、三峽庫區和贛南、粵北山區種質資源調查。“十五”和“十一五”期間，又對云南及周邊地區、貴州、沿海地區11個省（市、自治區）、西部7省（自治區）的抗旱耐鹽種質資源進行聯合調查和收集。截至2012年，共收集各類農作物種質資源8萬余份。

針對重要農業野生植物種質資源，同樣做了大量工作。我國幅員遼闊，生態環境多樣，孕育了大量農作物野生近緣植物種質資源，是世界公認的八大作物起源中心之一。改革開放之后，我國廣泛開展了野生大豆、野生稻、小麥野生近緣植物、國家重點保護農業野生植物資源和其他野生植物資源的全國性調查收集工作，共收集野生植物種質資源5萬余份。

另外，過去10年來，我國非常重視從國外引進種質資源。本著育種急需和戰略儲備相結合的原則，從30多個國家收集引進種質資源23 068份。

篩選、創制優異種質

記者：具體而言，經過鑒定評價后篩選出了哪些可以作為育種新材料的優異種質？

劉旭：截至2012年底，共完成145 000份（次）主要農業植物種質資源的抗病蟲、抗逆和品質性狀的特性鑒定，包括糧食作物7 025份、棉花1 876份、油料2 024份、蔬菜1 806份、其他作物1 800份。其中，評價篩選出3 170份特性突出、有育種價值的種質資源。例如，通過對不同作物、不同病害分生理小種的接種鑒定，篩選出一批抗性突出的優異種質，抗水稻紋枯病種質沈農265、靖粳7號等；高抗小麥條銹病的隴鑒64、貴農22等。在人工控制逆境環境下，鑒定篩選出部分抗逆境種質，包括水稻孕穗期強耐冷種質鐵9868、06-2405等；小麥強全生育期高抗旱種質石家莊407、延安18。此外，還通過對主要作物營養品質、加工品質的綜合分析，評價篩選出一批品質特性突出的優異種質，例如，具有優質亞基組合的小麥種質湘1433、渦80、花培726；具有良好加工品質的強筋麥花850512、中4等。

近幾年，通過遠緣雜交、細胞工程、分子標記輔助選擇與常規雜交技術相結合，大規模開展種質創新，創造高產、優質、抗病、耐旱、氮磷高效利用、適應氣候變化等作物新種質520余份，如超級稻骨干親本“Q611”恢復系、小麥“普冰”系列種質、玉米骨干自交系“昌7-2”、大豆“中品”系列種質等，并通過田間展示，提供育種家利用，支撐了現代種業的發展。相關科研單位利用這些優異種質，培育出糧、棉、油、茶、蔬菜、水果等新品種350多個，推廣面積1 320萬hm2，產生了巨大的社會經濟效益，直接產值達100多億元。

未來工作重點

記者：國務院辦公廳近日出臺專門意見，提出要進一步加強基礎性公益性服務能力。在農作物種質資源保存利用工作方面，下一步的重點是什么？

劉旭：應該說，過去10年來，我國在農作物種質資源考察收集、奠定評價、繁殖更新、分發利用、種質創新、設施條件建設和人才培養各個方面都取得了顯著的進展，但是，也仍然存在許多亟需解決的問題。總結起來，下一步的工作重點主要有8個方面：

一是農業植物種質資源異位保護體系還需進一步建設完善。要抓緊落實新國家長期庫、海南熱帶作物種質庫建設，期望“十二五”末投入使用；陸續建設七大生態區農業植物種質資源表型鑒定、繁殖更新與引種試種基地，為今后種質資源的大規模表型鑒定、繁殖更新和引種試種提供條件。

二是農業野生植物原生境保護體系尚需建立。應按照《農業生物資源工程建設規劃》的建設內容，盡快對列入規劃的農業野生植物分布點進行立項，加快農業野生植物原生境保護區和保護點的建設進度，基本建立起比較完善的農業野生植物原生境保護體系。

三是國外種質資源引進和國內種質資源調查收集亟需加強。首先，要大規模開展國外農業植物種質資源調查與收集，每年派遣2～3個專業考察隊，分區域重點調查重要作物起源地或多樣性中心，收集野生種、近緣種、地方品種以及當地推廣種植的育成品種。其次，要全面普查、評估和梳理國內已調查的作物和地區，擬定今后重點調查的內容和范圍。

四是現有的農業植物種質資源亟需整理編目和入庫保存。按照《農業植物種質資源技術規范》的統一要求，進行基本農藝性狀鑒定，每份種質鑒定項目30~40項。一方面，摸清每份資源的基本特性，為其進一步深入挖掘利用和防止流失奠定基礎。另一方面，為編目繁種入長期庫保存提供基本信息。

五是種質資源深入鑒定評價與種質創新亟需大規模開展。針對目前和未來育種和生產的重要性狀（重點是高產、抗病蟲性、抗逆性、特殊品質性狀及營養高效利用性狀），構建農作物種質資源表型組學鑒定平臺，研究完善育種急需性狀的精準評價技術。開展大規模的種質資源創新，為作物育種和現代種業發展提供源源不斷的新材料。

六是農業植物種質資源安全保存與監測需高度重視。確保43萬份種質資源的安全保存與預警監測是重中之重的任務。通過對庫圃保存種質資源進行定期活力監測，擬定每一種作物活力下降的“拐點”，及時對活力弱或衰老種質進行更新、復壯。要盡快建立農業野生植物原生境保護點（區）的監測預警體系，使各級農業行政主管部門能夠及時掌握保護信息。

七是要加大對植物遺傳資源保護體系的投入。目前，我國農業植物種質資源種質庫、種質圃和原生境保護點 （區）建設均已納入相關保護規劃，但保護設施的管理、維護和運行缺少穩定的財政支持，重建設輕管理的現象較為普遍，導致部分被保護的種質資源存在得而復失的風險。因此，國家應設立專項資金，用于已建保護設施的正常運行、維護以及日常管護需求。

八是加強法律法規建設。首先，應探索對農民承包的土地（包括林地）中分布的農業植物種質資源保護的生態補償機制；其次，應探索遺傳資源獲取與惠益分享機制，明確農民承包地（包括林地）中農業植物種質資源的權屬，按照國際國內相關法律法規，明晰農業植物種質資源保護者的責、權、利，調動全民保護農業植物種質資源的積極性，實現農民權利。另外，要建立從事種質資源基礎性、公益性研究人員的科學合理的績效評價體系，調動科研人員的積極性，加強人才隊伍建設。