从种质到种子:加强基础性研究创制育种新材料

2014-04-28 08:08 | 作者: | 标签: 刘旭 农民日报


图为刘旭在从事科研工作。 资料图

农民日报,李飞/文)

保护体系建设

记者:
您能否介绍一下我国种质资源保护体系的现状?

刘旭:我们国家历来高度重视农作物种质资源事业的发展,经过30多年的不懈努力,现在基本上建成了比较系统的一套保护体系。目前,我国已建立了包括1座长期库、1座复份库、10座中期库和43个种质圃相配套的国家农作物种质资源异位保存体系。截止到2013年底,已长期保存种质资源43万份,居世界第二位,同时对库圃保存资源不间断地随机抽样检测和繁殖更新,确保安全保存。

自2001年起,农业部选择《国家重点保护野生植物名录》中濒危状况严重、对农业可持续发展具有重要战略意义的农业野生植物物种,在国际上率先开展原生境保护点(区)建设工作。至2013年底,已建成59个重要农业野生植物物种的169个原生境保护点,抢救性保护了一批重要的农业野生植物资源,有效地保护了众多对于未来作物育种和生产具有重要潜在利用价值的优良基因。


繁殖更新与分发利用

记者:目前的年供种能力如何?

刘旭:现在的年供种能力比项目执行初期提高了3倍多,主要是过去10年繁殖更新了30万份种质资源,有效缓解了种质资源的供需矛盾。早在2001年,我国就基本上将原已收集到的30多万份作物种质资源,经过基本农艺性状及特性鉴定,整理编目,并繁殖种子入国家种质库长期保存。但承担种质资源分发供种任务的中期库,却因没有足够的种子或种子发芽率低而无法供育种家利用。另外,种质圃保存的种质资源也存在长势弱、衰老退化、病虫危害重等现象,急需繁殖更新复壮。因此对中期库、种质圃的种质资源进行繁殖更新或提纯复壮是头等重要任务。从2001年到2012年,中期库繁殖更新24.5万份,种质圃提纯复壮5.5万份,累计向5504个单位,34820人次,分发了27.4万份(次)种质。另外,在繁殖更新的过程中,也实现了对种质资源特性的再认识,校正了种质资源目录,发现了许多新类型、新特性,为育种提供了更多的材料。


调查收集引进

记者:自农作物种质资源保护工作开展以来,我国在种质资源的调查、收集和引进方面做了哪些工作?

刘旭:我国农作物种质资源的调查、收集工作起步于上世纪70年代末,国外种质资源的引进工作主要集中于过去10年内,都取得了显著进展。1978年以来,我们开始组织专业科技人员,针对重点地区农作物种质资源和重要农业野生植物种质资源展开调查收集工作。

重点地区工作方面,我国首先调查了有“植物王国”之称的云南,随后调查了地处世界屋脊的西藏,这两次调查不仅收集了一批极其珍贵的种质资源,而且获得了野外种质资源调查的经验。“七五”期间进行了神农架和海南省种质资源调查。“八五”和“九五”期间进行了大巴山、黔南桂西山区、三峡库区和赣南、粤北山区种质资源调查。“十五”和“十一五”期间,又对云南及周边地区、贵州、沿海地区11个省(市、自治区)、西部7省(自治区)的抗旱耐盐种质资源进行联合调查和收集。截止到2012年,共收集各类农作物种质资源8万余份。

针对重要农业野生植物种质资源,同样做了大量工作。我国幅员辽阔,生态环境多样,孕育了大量农作物野生近缘植物种质资源,是世界公认的八大作物起源中心之一。改革开放之后,我国广泛开展了野生大豆、野生稻、小麦野生近缘植物、国家重点保护农业野生植物资源和其它野生植物资源的全国性调查收集工作,共收集野生植物种质资源5万余份。

另外,过去10年来,我国非常重视从国外引进种质资源,本着育种急需和战略储备相结合的原则,从30多个国家收集引进种质资源23068份,


筛选、创制优异种质

记者:具体而言,经过鉴定评价后筛选出了哪些可以作为育种新材料的优异种质?

刘旭:截止到2012年底,共完成145000份(次)主要农业植物种质资源的抗病虫、抗逆和品质性状的特性鉴定,包括粮食作物7025份(118508份次)、棉花1876份、油料2024份、蔬菜1806份、其他作物1800份。其中,评价筛选出3170份特性突出、有育种价值的种质资源。例如,通过对不同作物、不同病害分生理小种的接种鉴定,筛选出一批抗性突出的优异种质,抗水稻纹枯病种质沈农265、靖粳7号等;高抗小麦条锈病的陇鉴64、贵农22等。在人工控制逆境环境下,鉴定筛选出部分抗逆境种质,包括水稻孕穗期强耐冷种质铁9868、06-2405等;小麦强全生育期高抗旱种质石家庄407、延安18。此外,还通过对主要作物营养品质、加工品质的综合分析,评价筛选出一批品质特性突出的优异种质,例如,具有优质亚基组合的小麦种质湘1433、涡80、花培726;具有良好加工品质的强筋麦花850512、中4等。

近几年,通过远缘杂交、细胞工程、分子标记辅助选择与常规杂交技术相结合,大规模开展种质创新,创造高产、优质、抗病、耐旱、氮磷高效利用、适应气候变化等作物新种质520余份,如超级稻骨干亲本“Q611”恢复系、小麦“普冰”系列种质、玉米骨干自交系“昌7-2”、大豆“中品”系列种质等,并通过田间展示,提供育种家利用,支撑了现代种业的发展。

相关科研单位利用这些优异种质,培育出粮、棉、油、茶、蔬菜、水果等新品种350多个,推广面积1.98亿亩,产生了巨大的社会经济效益,直接产值达100多亿元。

“种瓜得瓜,种豆得豆”,我们常用这句话,比喻做了什么事,就会得到相应的结果。事实上,这句源于佛教经典《大涅槃经》的俗谚,也是对遗传现象的生动描述——瓜和豆的繁衍就是由遗传物质决定的。

种质资源,是由亲代遗传给子代的遗传物质,它是培育新品种的物质基础,也是人类赖以生存和发展的战略资源。地球上约有30万种植物,蕴藏着丰富的种质资源,只要挖掘和利用其中的一小部分,就足以为作物育种开辟广阔天地。迄今为止,全世界已经建成各类种质库1400余座,收藏种质资源700多万份(含各国重复保存部分),其中,于1986年10月落成于中国农业科学院的国家种质库,收藏种质资源38万份,另外保存于43个种质圃的资源有5万份,因此,我国长期保存的种质资源总量达43万份,位居世界第二。

日前,国务院办公厅发布《关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》,指出要更好地保护、挖掘、研究和利用种质资源,提高种业发展基础性公益性服务能力。那么,目前我国农作物种质资源保存和利用的现状如何呢?为作物育种提供了哪些新材料?农作物种质资源保护体系还存在哪些问题?未来一段时间内的工作重点是什么?近日,本报记者特邀中国工程院院士,中国农业科学院副院长刘旭教授做客本期《前沿访谈》栏目,带我们走近种质资源和国家种质库,解答上述疑问。

未来工作重点

记者:国务院办公厅近日出台专门意见,提出要进一步加强基础性公益性服务能力,在农作物种质资源保存利用工作方面,下一步的重点是什么?

刘旭:应该说,过去十年来,我国在农作物种质资源考察收集、奠定评价、繁殖更新、分发利用、种质创新、设施条件建设和人才培养各个方面都取得了显著的进展,但是,也仍然存在许多急需解决的问题,总结起来,下一步的工作重点主要有八个方面。

一是农业植物种质资源异位保护体系还需进一步建设完善,要抓紧落实新国家长期库、海南热带作物种质库建设,期望“十二五”末投入使用;陆续建设7大生态区农业植物种质资源表型鉴定,繁殖更新与引种试种基地,为今后种质资源的大规模表型鉴定,繁殖更新和引种试种提供条件。

二是农业野生植物原生境保护体系尚需建立,应按照《农业生物资源工程建设规划》的建设内容,尽快对列入规划的农业野生植物分布点进行立项,加快农业野生植物原生境保护区和保护点的建设进度,基本建立起比较完善的农业野生植物原生境保护体系。

三是国外种质资源引进和国内种质资源调查收集急需加强,首先要大规模开展国外农业植物种质资源调查与收集,每年派遣2~3个专业考察队,分区域重点调查重要作物起源地或多样性中心,收集野生种、近缘种、地方品种以及当地推广种植的育成品种。其次要全面普查、评估和梳理国内已调查的作物和地区,拟定今后重点调查的内容和范围。

四是现有的农业植物种质资源亟需整理编目和入库保存,按照《农业植物种质资源技术规范》统一要求,进行基本农艺性状鉴定,每份种质鉴定项目30~40项。一方面摸清每份资源的基本特性,为其进一步深入挖掘利用和防止流失奠定基础。另一方面为编目繁种入长期库保存提供基本信息。

五是种质资源深入鉴定评价与种质创新急需大规模开展,针对目前和未来育种和生产的重要性状(重点是高产、抗病虫性、抗逆性、特殊品质性状及营养高效利用性状),构建农作物种质资源表型组学鉴定平台,研究完善育种急需性状的精准评价技术。开展大规模的种质资源创新,为作物育种和现代种业发展提供源源不断的新材料。

六是农业植物种质资源安全保存与监测需高度重视,确保43万种质资源的安全保存与预警监测是重中之重的任务。通过对库圃保存种质资源进行定期活力监测,拟定每一种作物活力下降的“拐点”,及时对活力弱或衰老种质进行更新、复壮。要尽快建立农业野生植物原生境保护点(区)的监测预警体系,使各级农业行政主管部门能够及时掌握保护信息。

七是要加大对植物遗传资源保护体系的投入,目前,我国农业植物种质资源种质库、种质圃和原生境保护点(区)建设均已纳入相关保护规划,但保护设施的管理、维护和运行缺少稳定的财政支持,重建设轻管理的现象较为普遍,导致部分被保护的种质资源存在着得而复失的风险。因此,国家应设立专项资金,用于已建的保护设施的正常运行和维护以及日常管护需求。

八是加强法律法规建设,首先,应探索对农民承包的土地(包括林地)中分布的农业植物种质资源保护的生态补偿机制,其次,应探索遗传资源获取与惠益分享机制,明确农民承包地(包括林地)中农业植物种质资源的权属,按照国际国内相关法律法规,明晰农业植物种质资源保护者的责、权、利,调动全民保护农业植物种质资源的积极性,实现农民权利。另外,要建立从事种质资源基础性、公益性研究人员的科学合理的绩效评价体系,调动科研人员积极性,加强人才队伍建设。

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