山東省野生大豆種質資源的保護與利用

張煜　王鵬　劉瑋等

摘要：野生大豆是栽培大豆的近緣野生種，具有抗逆性強、蛋白含量高、豐產性好等優良性狀。本文分析了山東省野生大豆種質資源保護和利用過程中存在的問題，在此基礎上提出包括加強宣傳、擴大野生大豆資源保護區、加強遷徙地保護等可操作的對策和建議，為更好地發揮山東省的野生大豆資源優勢提供了依據。

關鍵詞：野生大豆；種質資源；山東??；保護

中圖分類號：S565.102.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）07-0145-05

AbstractWild soybean （Glycine soja） is the relative of cultivated soybean （Glycine max）， which possesses good traits of strong tolerance， high protein content， high yield and so on. Based on the analysis of problems in conservation and utilization of wild soybean germplasm resources in Shandong Province， some countermeasures and proposals were put forward such as stepping up publicity， expanding protected areas of wild soybean， strengthening migration protection， etc. All these provided references for better playing the advantages of wild soybean resources in Shandong Province.

Key wordsWild soybean； Germplasm resources； Shandong Province； Protection

目前，中國大豆對外依存度高達80%，國產大豆被國外轉基因大豆擠壓得毫無立足之地。山東省是大豆種植和消費主要省份，也是黃淮海地區大豆良種生產、供應的第一大省，但由于近年化肥等農資價格一路上漲，大豆種植收益不斷下降，一些農民開始改種收益更高的玉米和水稻，導致大豆種植面積銳減。另根據青島海關統計，2011年前11個月山東口岸進口大豆1 079萬噸，價值高達48.3億美元，對外依存度過高，加大了山東省大豆產業風險。

振興大豆產業的關鍵是要有優良的品種。目前，我國栽培大豆育成品種存在遺傳多樣性水平較低、遺傳基礎狹窄的問題，全國各地區大豆品種的系譜分析表明其遺傳背景都不同程度地來自少數幾個種質，相對于栽培大豆，野生大豆的遺傳多樣性則要豐富的多[1]。野生大豆作為栽培大豆的原始祖先，與栽培大豆之間沒有生殖隔離，是大豆育種的重要基因來源[2]。野生大豆具有高蛋白、多花多莢且種子繁殖系數高、高病蟲害抗性以及強抗逆能力等多種大豆育種所亟需的優良性狀基因[3～5]，是大豆育種的希望所在。因此，保護好野生大豆種質資源是大豆產業實現全面振興的重要基礎。

1山東省野生大豆種質資源概況

1.1野生大豆形態特征

野生大豆（Glycine soja）是栽培大豆的野生近緣種，在系統分類學上屬于豆科（Leguminosae）、蝶形花亞科（Papilionideae）、大豆屬（Glycine）中的黃豆亞屬（Soja）[6]。野生大豆為一年生纏繞性草本植物，株高10～70 cm；莖細弱，分枝和纏繞性極強；具有無限結莢習性，莢果成熟時莢皮顏色為黑色或深褐色，個別的呈黃色，成熟時易炸莢；種子小，多為黑色；種皮多有泥膜；直根系，由主根、側根和須根組成，淺層根系均有根瘤菌寄生，多著生于主根基部[6，7]。

1.2山東省野生大豆的種類

在不同的環境條件下，山東省野生大豆經長期的自然選擇與進化，形成了不同的生態類型。按照葉型來分，山東省野生大豆主要分為卵圓葉型、橢圓葉型和披針葉型。

卵圓葉型野生大豆是山東省內分布最為廣泛的一種類型，主要特點是植株高大、蔓生、無限結莢習性，主莖與分枝特別明顯，株高140～146 cm，分枝6～12個，節數24～39節，節間較長，花紫色或白色，根系較發達，多生長在蘆葦塘或與小灌木纏繞伴生。

橢圓葉型莖較細，蔓生，無限結莢習性，節間較短，主莖與分枝大多明顯，株高102～367 cm，分枝20個左右，棕毛，花紫色，莢稀，根系不發達。

披針葉型葉狹長，主莖細弱而有韌性，多為縱生分枝，株高80～100 cm，最高者達150 cm，棕、灰兩種毛色，花色紫或淺紫色，著莢率低，根系很不發達，多生長在長年缺水的黃河大堤上、貧瘠荒地及丘陵地帶，分布較廣。

山東省野生大豆具有多莢多粒的農藝學特性，單株結莢數平均在452.71個以上，最多可達1 438個；單株粒數最多達2 735粒。山東省野生大豆種類繁多，除一般類型外，還存在豐富的變異類型，例如白花野生大豆、狹葉型野生大豆、寬葉蔓豆、白花野生兩型豆等[8，9]。

1.3野生大豆的分布

野生大豆在世界上分布范圍狹窄，只限于東亞中北部非干旱的溫帶地區，包括中國、朝鮮半島、日本及俄羅斯的遠東地區、庫頁島、千島等[10]。 我國是世界上野生大豆資源最為豐富、分布最廣泛的國家。根據1978～1983年全國野生大豆考察的結果，在我國除新疆、青海、海南外，其余各省均有分布[7]。野生大豆在山東省分布廣泛，北緯34°30′～38°15′、東經114°45′～122°45′范圍內，東起膠東半島，西至黃泛平原，南起沂蒙山區，北至渤海沿岸，均發現有野生大豆群落分布。

2山東省野生大豆種質資源的保存情況

作物種質資源保存包括原生境保存與非原生境保存兩種方式。原生境保存是指在植物原來的生態環境中建立保護區或保護地，使重要作物野生種及野生近緣植物就地進行自我繁殖以保存種質。非原生境保存是指種質保存于該植物原產地以外的地方，即利用人工創造的適宜環境使種質較長時間保持其遺傳完整性。非原生境保存包括在低溫種質庫中進行的種子保存、在種質圃中的植株保存以及在試管苗種質庫中的組織培養物保存等[11～13]。

2.1山東省野生大豆種質資源的原生境保存

我國是大豆的起源地，也是野生大豆資源最豐富的國家。在歷史上，有大豆種質的地方就有野生大豆的分布。但長期以來，不管是政府還是民眾，對野生大豆資源的保護意識都非常淡薄。隨著經濟發展、人口增長以及工業化、城市化進程的不斷加快，許多野生大豆生長的原生境遭到破壞，野生大豆數量不斷減少。另外，近幾年我國大量進口轉基因大豆，而野生大豆與栽培大豆之間并不存在生殖隔離，轉基因大豆外源基因會對野生大豆的遺傳多樣性造成很大的威脅。鑒于野生大豆資源目前所面臨的問題以及在我國的分布現狀，建立野生大豆原生境保護區，對目前野生大豆連片分布的區域實行重點保護就顯得十分必要。

山東省野生大豆連片集中分布主要位于山東省墾利縣境內。墾利縣地處黃河三角洲腹地，屬于暖溫帶半濕潤型季風氣候，適宜多種作物栽培與野生植物生長繁殖。早在20世紀六七十年代，野生大豆曾是當地農民生活、畜牧業養殖的重要植物之一。野生大豆不僅是優質牧草，也是保健醫藥植物和防堿改土、改善生態環境的重要植物，八十年代初，僅墾利縣大汶流草場野生大豆連片面積就達到4 000公頃。由于人為因素、氣候和黃河斷流等因素的影響，野生大豆面積逐年減少，目前連片分布不足1 330公頃，野生大豆資源保存工作形勢嚴峻。

基于黃河三角洲野生大豆瀕危現狀，2002年農業部批準立項組織實施“山東省黃河三角洲野生大豆種質資源原位保護區”建設，總投資250萬元，于2004年建成。該項目有效保護了野生大豆品種資源，保全了野生大豆原生境，保護了野生植物資源的多樣性，為育種、科研提供了豐富的種質資源基因庫，具有巨大的生態效益、經濟效益以及社會效益。另外，該項目提高了群眾對野生大豆重要性的認識，增強對野生大豆資源的保護意識，起到了良好的宣傳作用。

2.2山東省野生大豆種質資源的非原生境保存

基于對包括野生大豆在內的作物種質資源保護工作的高度重視，經山東省政府批準，成立了山東省農作物種質資源中心。該中心是國家農業科技黃淮海創新中心的重要組成部分，主要立足我省地方特色種質資源，面向黃淮海地區，進行種質資源的搜集、評價、保存及創新利用。中心建設了可容納10萬份種質的低溫種質保存庫，其中包括面積為145 m2中期庫和面積為217 m2的短期庫。種質庫的建設是山東省作物種質資源保存體系建設的重要內容，有利于包括野生大豆在內的作物種質資源的保存與延續。截至目前，以山東省農業科學院為主體搜集保存野生大豆種質資源已超過300份。

3山東省野生大豆種質資源的開發利用

3.1野生大豆是一種優良的飼草資源

野生大豆可以作為飼草作物進行應用。早在20世紀六七十年代，野生大豆曾經是畜牧業養殖的重要植物之一。相關研究也發現，野生大豆產量高，營養豐富，莖葉柔軟，鮮嫩多汁，葉量大，適口性好，各種家畜均喜采食，是一種不可多得的優質牧草。野生大豆還可以曬干加工為草粉。野生大豆草粉粗纖維含量低，必需氨基酸含量高，還含有豐富的維生素和礦物質，如類胡蘿卜素、維生素K和B族維生素、黃色素等，是畜禽良好的維生素和蛋白質補充飼料[14，15]。野生大豆對自然環境具有很強的適應性，能夠耐受高溫、低溫、鹽堿等多種不良的生長環境，即使在其它種類牧草生長困難的地方，野生大豆也能提供較高的物質產量。野生大豆不僅單種產量較高，與玉米、高粱等高桿作物間作，野生大豆可以纏繞在高桿作物上，有利于冠層展開，改善植株群體的通風透光條件，不僅能節約利用耕地，也能進一步提高飼草產量。2005年，山東省牧草種植面積已達12×104 hm2，牧草產業發展勢頭強勁。野生大豆作為一種優質豆科類牧草，推廣應用價值極高。

3.2野生大豆具有重要的藥用價值

野生大豆的藥用價值在我國古代的醫學經典中均有記載。中醫認為，野生大豆具有健脾利水，消腫下氣；滋腎陰，潤肺燥，治風熱而活血解毒；止盜汗，烏發黑發以及延年益壽的功能。隨著科學與技術的發展，人們從野生大豆中提取了多種藥物活性物質，包括大豆異黃酮、亞麻酸等[16]。大豆異黃酮是大豆生長過程中合成的一類次級代謝產物，與雌激素具有相似結構，又稱為植物雌激素，具有雌激素與抗雌激素雙重作用，對緩解更年期綜合癥、預防癌癥、預防骨質疏松、預防心血管疾病、抗炎、抗衰老、防止酒精中毒等具有一定作用。由于大豆異黃酮具有苦澀味，而在大豆品種改良的過程中，人們會很自然地淘汰那些口味差的品種，從而間接選擇了大豆異黃酮含量低的品種，導致了栽培大豆的大豆異黃酮含量遠低于野生大豆。利用野生大豆作為原料開發醫藥制品和保健食品，是野生大豆的一個重要應用方向。亞麻酸是另一類在野生大豆中含量很高的藥物活性物質，是一類對人體有益的不飽和脂肪酸，能降低血液中膽固醇密度，可以預防及化解血栓的形成，用于預防高血脂、高血壓、脂肪肝、心肌梗塞等疾病，具有非常高的保健價值。

3.3野生大豆在大豆育種中的應用

人類經過多年的育種實踐以提高作物單產，并將所培育的高產作物進行了大面積推廣。由于培育品種在產量及其他人類所需的特殊品質方面的優勢，這些遺傳組成單一的高產品種淘汰了歷史上眾多的地方品種。大面積推廣品種的遺傳基礎狹窄是導致毀滅性病害流行的根源，因此拓寬農作物品種的遺傳基礎異常重要。20世紀50年代中期，美國大面積發生大豆孢囊線蟲病，使得大豆生產瀕于毀滅，來自中國的大豆資源“北京小黑豆”成為“救星”。它們從“北京小黑豆”中發現了抗孢囊線蟲病的基因，將其轉育到當地栽培大豆中，育成了新的高產抗病品種，使大豆生產迅速復蘇，穩定發展，并帶動美國成為世界最大的大豆生產國和出口國。作為大豆的原產國，我國擁有世界上最為豐富的野生大豆資源，這種資源優勢為我國大豆育種事業的發展提供了有力的保障。我國的育種專家先后利用野生大豆種質育成了吉育59、吉育66、中野 1號、中野 2號、科雜1號等優良的大豆新品種[17～20]。隨著分子生物技術的飛速發展，野生大豆種質資源在大豆育種中的應用渠道不斷拓寬。Concibido等（2003）[21]將野生大豆高產性狀控制基因轉入遺傳背景不同的6個栽培大豆品系中，發現該基因在 2 個栽培大豆遺傳背景中有增產效果，不同地點可穩定增產9%。

早在20世紀70年代，山東省農業科學院就曾利用野生大豆進行過育種中間材料的培育工作。東營市農科所于2007年開展野生大豆和大豆雜交選育試驗研究，現已培育出野生大豆雜交四代，無論是產量還是蛋白質含量都有顯著的提高，飼草產量比野生大豆提高了30%以上，且表現出葉片大、直立性強、抗逆性強、結莢多等雜交優勢。

另外，由于野生大豆具有耐鹽特性，在鹽堿地上也可以正常生長，可以在山東濱海地區鹽堿地進行推廣種植，在作為牧草及醫藥植物創造直接經濟效益的同時，還能起到改良鹽堿地、改善生態環境的作用，產生巨大的生態效益。

4山東省野生大豆種質資源保護利用中

存在問題及分析4.1野生大豆種質資源生存環境受到嚴重威脅

雖然山東省野生大豆資源較為豐富，但是隨著人口增加和人民對物質生活需求的提高，野生大豆資源所承受的壓力將不斷增加。在東營建立的自然保護區有效遏制了野生大豆資源面積的萎縮，但是在其他因素影響下，野生大豆資源減少并未停止。

首先，環境污染的不斷加劇對野生大豆種質資源造成了嚴重威脅。近代工業推動了人類文明發展，但大量石油、煤炭、天然氣等能源的生產及利用造成溫室氣體效應及空氣污染，將直接影響野生大豆資源生存。由于山東石油化工企業相對較多，給野生大豆資源生存條件造成不利影響。

其次，現代農業的發展也對野生大豆資源的生存環境造成了威脅。野生大豆喜濕，多生長在濕地、河邊、渠旁、蘆葦塘邊緣、排水溝邊等潮濕處。對濕地、灘涂進行的圍墾造田、過度放牧以及使用大量除草劑使得野生大豆遭到毀滅性破壞。

4.2野生大豆資源研發水平偏低

目前山東省野生資源保護、利用與研究體系尚不健全，相互之間關聯度小。雖然野生種質資源收集保存工作取得了一定成效，但缺少深入系統的研究，其優異基因資源利用水平低。野生大豆鑒定評價工作目前基本停留在表型以及生理生化指標的研究上，分子生物學水平的基因鑒定剛剛開始，種質改良創新環節薄弱，不能滿足育種和生產快速發展的需求。

5山東省野生大豆保護及可持續利用對策

5.1加強宣傳教育，增強群眾的保護意識

農村經濟與文化相對落后，農村人口知識水平相對偏低，不僅影響到了農村經濟發展，也不利于生物多樣性保護。當地居民是植物資源開發與利用的主體，因此野生資源保護工作應建立在廣泛的群眾基礎上。各級農業主管部門應多方式、多角度開展宣傳教育，普及相關知識，增強民眾的保護意識，形成自覺保護野生大豆的社會氛圍。

5.2擴大野生資源保護區

目前，在黃河三角洲自然保護區設置了66.7 hm2野生大豆核心保護區，使其原生境保護得到改善。野生大豆資源屬于國家二級野生瀕危物種，應在原保護區基礎上采取補種方式擴大面積，豐富野生大豆資源群落。

5.3遷徙地保護

在原生境保護基礎上，為確保野生大豆保護風險降到最低，應實施遷徙地保護，把收集的野生大豆種質異地備份保存，同時設立專門的野生大豆資源圃進行異地繁殖保存。為確保安全，收集的野生大豆資源經過篩選編目入山東省農作物種質資源中心種子庫保存。

5.4加強國內國際合作

通過與國際及國內野生植物資源保護研究機構合作，可以學習借鑒國內外先進的管理模式與措施，同時引進不同地區的野生大豆資源，為山東省野生大豆資源多樣性提供支撐。

5.5加強基礎科學研究

植物資源的開發利用是發展現代產業的重要基礎，對野生植物資源開發、利用、保護離不開野生植物資源基礎研究。野生大豆的潛在價值還沒有被完全開發出來，建議設立專業野生大豆研究機構，探索和解決野生大豆保護利用過程中的技術難點，為科學合理地開發、利用、保護野生大豆資源做好技術儲備。

5.6加大野生大豆保護資金投入

由于野生大豆資源保護工作的特殊性，國家財政應給予專項資金支持，才能維持其延續性和持續性。把野生大豆資源保護經費納入各級財政預算，安排專項資金，加大對野生大豆普查、收集、保存、研究、創新工作的經費投入。并且轉變思路，制定相關政策，吸引民間資本加入野生大豆資源保護。

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