作物种质资源保存现状与展望

　中国农业科技导报　2001　第3卷(3)　Review of China Agricultural Science and Technology43

作物种质资源保存现状与展望

卢新雄　曹永生

(中国农业科学院作物品种资源研究所　北京　100081)

提要　本文简述了国内外作物种质资源保存现状与发展趋势。指出完善作物种质资源保存的国家体系及法规建设,保障种质库(圃)的运转经费和加强安全保存技术研究,是确保我国作物种质资源得以安全保存和充分利用的关键。

关键词　作物　种质保存　展望

保存(co nser vatio n)这一术语的广泛定义被描述为“人类利用生物圈(即全部生物)的管理,使其能给当代人最大的持久利益,同时保持它的潜力以满足后代人的需要和愿望”。从狭义讲,保存主要采用自然(原生境保存)和种质库(非原生境保存)相结合的方法,采取何种保存途经主要取决于种质的生物学特性。原生境保存(in situ conserv ation)是指在原来的生态环境中,就地进行繁殖保存种质,如建立自然保护区或天然公园等途径来保护野生及近缘植物物种;非原生境保存(ex situ conservation),是指种质保存于该植物原生态生长地以外的地方,如建设低温种质库的种子体保存;田园种质库(种质圃、植物园)的植株保存,以及试管苗种质库的组织培养物保存等。作为生物多样性保护的重要组成部分,作物种质资源保存已成为当前全世界关注的热点。

1　国外发展现状及趋势

作物种质资源是人类繁衍、生存和发展最根本的物质基础和战略资源。20世纪以来,随着新品种大量推广、人口增长、环境变化、滥伐森林和耕地沙漠化,以及经济建设等方面的原因,作物遗传资源多样性不断遭到破坏或丧失,而且数量巨大。美国在过去100年间,玉米、西红柿、苹果的种植品种丧失与更新程度分别达到91%、81%、86%;韩国在1985～1993年　(转下页)

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High-oil Corn Breeding and Development Prospect in China

Song To ng ming

(C hina Agr icultur al Un iversity　Beijing　100094)

Abstract　Hig h o il corn is the gr eat contribution o f mo dern science to the co rn breeding.It com bines hig h yield po tential with the g ood quality,w hich is in accor dance w ith the directio n o f cur rent readjustment o f the co rn structur e and also w ith the g eneral tendency of the w or ld corn developm ent.Judging fr om its technolog-ical content,the g reat genetic added v alue and the w ide applicatio n,it could be o ne of the major cultural type of21st century.

To develop mor e high oil corn germ plasms with w ide genetic diver sity is the prerequisite for the success of high o il corn breeding.During last decade,China cr eated not only its o w n hig h oil cor n germ plasms but also developed a series of other high oil co rn basic populations w hich were intro duced from abroad leg ally. Now,China has conserved mo st of available high oil corn germ plasms,and in average,the oil lev el is the hig hest in the wo rld.

According w ith the m ar ket demand and the technical requirements o f the end pr oducts,the three hig h o il co rn developmental directions are:the ecolog ical protective ty pe w ith suitable oil co ntent and g ood grain yield;nor mal co rn converted in to high oil type through some genetic procedur es and the very special type for the industrail pro cessing purpose.

Key word　High oil co rn　Value added　Po pulation im pro vement　Industrialization

　44中国农业科技导报 Review of China Agricultural Science and Technology

间,一些农场种植品种丧失或替代达到74%;此外,许多国家种植的地方特有作物和品种也正在被外来作物和新品种替代或丧失,结果是农作物种植基因源多样性的减少和一致性的增强,所产生的严重后果是容易导致病虫等自然灾害的暴发而造成农业损失[7,10,15]。最著名例子是19世纪40年代马铃薯晚疫病流行,成为爱尔兰“大饥荒”的生物致因。近代例子是1970年,一种危害叶片的病菌突变体引起玉米小斑病,使美国玉米产量平均减产15%,给农民造成数亿美元的损失,原因是当时美国70%种植玉米都使用了一个胞质雄性不育系配制的杂交种子,而该杂交种都高度感染了玉米小斑病[8]。为此,各国政府和国际组织都从战略高度来重视作物遗传资源多样性的收集保存,主要体现在以下五个方面。

1.1　重视保存设施的建设和资源的收集保存

据报道,在20世纪70年代初期种质库数量不足10个,贮存的种质数量也仅有50万份,但到1996年,世界上已建设了1300多座种质库,保存了610万份种质资源(含部分重复),其中在低温种质库贮存种质达550万份,田间种质库52.7万份,试管苗种质库3.7万份[7]。77个国家具有中长期贮存能力的国家种质库,库中贮存数量较多国家分别是:美国28万份,俄罗斯17.8万份,日本14.6万份,印度14.4万份。1958年建成的美国国家种质库是世界上第一座现代化种质库,1992年美国政府拨款1000万美元对其进行扩建,扩建后长期贮存能力增至100万份,配备了当今最现代化的保存设施和实验设备,计划把美国所有植物资源,不论是种子繁殖体还是无性繁殖体,都收集一复份集中在该库长期保存。印度在1997年也完成新国家种质库的建设,其贮存能力也为100万份,都远远大于我国国家种质库40万份的贮存容量。其目的,一方面使收集到种质资源能集中在长期库妥善保存,更重要是确保自己在拥有和利用种质资源方面占有优势,在农业“种子战”竞争中处于有利地位。

1.2　建立国家作物种质保存利用体系

1970年发生的玉米小斑病的严重危害,使美国农业当局意识到现代农业脆弱性已发展到何等严重的程度,随后不久美国就建立起国家植物种质体系(Na-tio nal Plant Germ plasm System,缩写NPGS)[14]。该体系运作协调单位是美国农业部农业研究服务局(U SDA-ARS)。政府研究机构主要负责种质资源收集、评价鉴定、编目分发和保存。科学家进行各种项目的研究活动,而其他政府雇员则从事技术和后勤支持服务;政府研究机构的经费由联邦政府拨款,而州政府则提供土地及研究办公用房。私营企业则负责选择项目,致力于把优异种质培育成优良杂交种或品种,或把有益基因转移到产品中,以产品方式卖给农民或使用者。该体系的主要成员有(完全由联邦政府拨款):4个地区引种站,负责引进和收集资源的评价鉴定、中期保存和分发;10个特定作物种质收集站或遗传材料收集站,负责特定作物或遗传材料的收集、评价鉴定、中期保存、分发和创新;国家种子贮藏实验室,负责全美国作物种质资源的的长期保存;9个国家无性繁殖作物种质圃,负责无性繁殖作物的保存;国家马铃薯引种站,负责马铃薯遗传材料的评价鉴定和保存;国家种质资源实验室,负责作物种质的引进和考察,也负责全美植物遗传资源信息的管理和建设;国家植物种质检疫中心,负责引进种质资源的检疫。印度在1976年成立了国家植物遗传资源局(Natio nal Bureau of Plant Genetic Resources,缩写NBPGR)[9],在其牵头下,有近30个来自以作物为研究对象的研究机构和国立农业大学,组成了印度植物遗传资源体系。每单位被指定负责某一作物的中期保存、评价和分发,并必须将收集品繁殖后送到NBPGR的长期库保存。NBPGR除负责协调全国植物遗传资源工作外,本身拥有完整的植物种质资源研究部门,从收集、评价鉴定、分发交换、保存到引进检疫等,还有各类委员会进行有关政策的制定。主要设施和基地有容量为100万份的国家种质库、国家生物技术中心、图书馆和9个地区试验站等。建立全国性体系,其重要性是避免不必要重复,同时协调经费和信息的合理使用。

1.3　国际机构致力于种质资源收集保存和利用

种质保存不是目的,更重要是发掘它们的经济和利用价值。在国际农业研究磋商小组18个农业研究中心中,有10个参与农作物遗传改良并保存着60万份种质。实践证明,这些中心作物改良项目的成功是以遗传资源收集保存为基础。国际水稻所培育IR36是这些成功例子之一,1982年IR36在亚洲地区种植面积达到1100万hm2,成为历史上全世界种植最广泛的水稻品种。而IR36培育过程中,采用来自6个国家的13个水稻品种和1个水稻近缘野生物种,而这1份具有抗草丛矮缩病的野生稻材料(Oryza nivara),是从5000份种质库存材料和1000份育种品系中筛选发现的[10]。作物遗传资源协作网是国际植物遗传资源研究所(IPGRI)为了妥善保存并促进贮存资源的充分利用而提出的。该协作网以作物为基础,由种质资源收集者、保存者、研究者、育种家以及其他使用资源的人员组成。IPGRI也正在致力于发展核心收集品,它也是促