湯 潔
(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,南昌 330200)
農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新利用不僅關(guān)系到國計民生,更關(guān)系到糧食安全和國家穩(wěn)定。糧安天下,解決13多億人口的吃飯問題,始終是治國理政的頭等大事。據(jù)預(yù)測,到2020年,中國糧食需求增量將達到500億kg以上,但受耕地資源和氣候環(huán)境等諸多因素制約,傳統(tǒng)的水稻、小麥、玉米、油菜等糧油品種增產(chǎn)難度越來越大。因此,通過種質(zhì)資源創(chuàng)新和開發(fā)利用來大幅度提高糧油產(chǎn)量,是確保國家糧油安全的有效途徑。
農(nóng)作物種質(zhì)資源又稱育種的原始材料、品種資源、遺傳資源、基因資源等。它蘊藏在作物各類品種、品系、類型和野生近緣植物中,是改良農(nóng)作物的基因來源,也是培育作物高產(chǎn)、抗病、抗逆、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)、高效新品種的物質(zhì)基礎(chǔ),也直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此,開展農(nóng)作物種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用,也是豐富和拓展主要農(nóng)作物遺傳多樣性的重要手段。
江西省地處長江中游,是我國水稻、油菜等糧油作物的主產(chǎn)區(qū),在我國糧油生產(chǎn)中具有重要地位。據(jù)統(tǒng)計,2015年江西省農(nóng)作物總播種面積達5579.1千hm2,其中糧食作物播種面積達3705.6千hm2、糧食總產(chǎn)2148700萬kg;油料作物播種面積739.9千hm2,油料總產(chǎn)124000萬kg。同時,江西省也是一個巨大的、彌足珍貴的植物基因資源庫,蘊藏著非常豐富的遺傳變異,加強種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用,對增強江西省農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力和保障國家糧油安全供應(yīng)具有重要意義。
中華人民共和國成立以來,特別是改革開放以后,在國家有關(guān)部門的重視和支持下,江西省廣大科技人員在“廣泛收集、妥善保存、全面評價、深入研究、積極創(chuàng)新、充分利用”的方針指導(dǎo)下,在農(nóng)作物種質(zhì)資源收集、保存和創(chuàng)新利用方面做了大量工作,取得了矚目的成績,主要體現(xiàn)在以下3個方面。
1.1 有效保護了東鄉(xiāng)野生稻資源由于人類對自然生態(tài)破壞程度的加劇,野生稻資源,特別是近緣野生稻資源受到很大威脅。江西東鄉(xiāng)野生稻是迄今世界上分布最北(28°14′N)的普通野生稻,它涵蓋豐富的有利基因,如高抗旱、米質(zhì)優(yōu)、耐瘠、免疫矮縮病、廣親和基因和野敗恢復(fù)基因等多種基因,特別是具有強耐冷性,可以抵御-12.8 ℃的極端低溫。
自1978年東鄉(xiāng)野生稻被發(fā)現(xiàn)之后,分別建立異位東鄉(xiāng)野生稻保存圃和原生境保護區(qū)。江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所在1982年對各個群落進行了取樣,保存了252份資源,并建立了異位(南昌28°41′N)保存圃1個。隨后,在國家和中國水稻研究所的大力支持下,于1986 年建立了A、B 兩個原生境保護區(qū)(點),有效地保護了東鄉(xiāng)野生稻資源。
1.2 收集鑒定和編目保存了豐富的種質(zhì)資源20世紀(jì)50~60年代,江西省積極響應(yīng)農(nóng)業(yè)部關(guān)于“從速調(diào)查收集農(nóng)家品種,整理祖國農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)”通知精神,積極開展農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集、利用工作。20世紀(jì)70~80年代,江西省對所在區(qū)域主要農(nóng)作物開展了種質(zhì)資源調(diào)查、收集、鑒定等方面的研究工作,登記了水稻、油菜、花生、大豆、芝麻等主要農(nóng)作物的地方品種,并上交國家相關(guān)研究機構(gòu)進行全國統(tǒng)一編目。蔬菜資源主要地方品種則由江西省農(nóng)業(yè)廳和江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集、鑒定、編目和保存,并共同完成了《江西蔬菜品種志》重要文獻資料的編撰。
“十五”期間,江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院還承擔(dān)了國家基礎(chǔ)性項目“特殊地區(qū)(贛南)作物種質(zhì)資源的考察、搜集與研究利用”任務(wù),考察收集了水稻、油菜、花生、大豆、芝麻、食用豆、各類蔬菜等種質(zhì)資源1700余份,并對所有資源進行了農(nóng)藝性狀鑒定、編目。
2004年,江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所合作對江西64個縣野生大豆種質(zhì)資源進行了考察搜集,在52個縣(區(qū))發(fā)現(xiàn)收集了202份野生大豆。2005年,開展了江西省玉米種質(zhì)資源的收集,在贛西北山區(qū)武寧、修水等縣共收集到了山區(qū)特色玉米資源30余份。2013年以來在全省收集了芝麻種質(zhì)資源300余份、柿子資源70余份。
到目前為止,據(jù)不完全統(tǒng)計,江西共收集、入庫、保存農(nóng)作物種質(zhì)資源2萬余份。其中收集、保存水稻種質(zhì)資源10662份,其中地方稻3172份、育成品種518份、國外引種6698份、雜交稻親本57份、野生稻217份,使江西省成為我國保存稻種資源最多的省份之一。這些豐富的種質(zhì)資源為江西省開展區(qū)域內(nèi)種質(zhì)資源開發(fā)利用研究奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時創(chuàng)建了稻種資源數(shù)據(jù)庫,向全國20多個省的水稻工作者提供稻種資源5000余份次。
1.3 種質(zhì)資源開發(fā)利用取得很好的成效江西省科研人員通過農(nóng)作物種質(zhì)資源的開發(fā)利用研究,篩選出許多具有各種優(yōu)異性狀的種質(zhì)資源,并創(chuàng)制了一批新種質(zhì),培育了一系列新品種,取得了多項國家、省級重要科研成果獎勵。
20世紀(jì)50~60年代,通過農(nóng)業(yè)部組織的農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集利用工作,成功選育出了南特號、蓮塘早等全國知名水稻品種。收集鑒定的九江苦蕎地方品種資源在20世紀(jì)80年代是全國產(chǎn)量最高的品種,在全國大面積推廣,現(xiàn)在陜北、甘肅等蕎麥主產(chǎn)區(qū)依然作為主栽品種在開發(fā)利用。江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用野敗型不育系珍汕97A與福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的明恢63配組成功,選育出了我國第一個雜交水稻品種秈優(yōu)63,該品種長時間在國內(nèi)外生產(chǎn)上應(yīng)用,為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展作出了重大貢獻。江西省在東鄉(xiāng)野生稻研究方面也取得了令人矚目的成果,選育出了野敗不育系協(xié)青早A、東A等不育系。
1981年,江西省參加全國雜交水稻科研協(xié)作組的“秈型雜交水稻”成果獲得國家發(fā)明特等獎;1985年,“江西省農(nóng)作物地方品種資源考察與收集”成果獲得江西省科學(xué)技術(shù)進步二等獎;1992年,贛晚秈19號資源創(chuàng)新和開發(fā)利用成果獲得江西省科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎;2007年,“東鄉(xiāng)野生稻的發(fā)現(xiàn)、遺傳多樣性保護與初步利用研究”成果獲得了江西省科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎;2011年,“江西水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘、創(chuàng)制研究與應(yīng)用”成果獲得了江西省科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。
2.1 種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用技術(shù)相對落后江西省為亞熱帶濕潤氣候,日照充足,雨量充沛,無霜期長,十分有利于植物生長,氣候、生態(tài)條件優(yōu)良。同時江西地貌類型多樣,山地、丘陵、崗地和平原兼?zhèn)?,植被類型多種多樣,孕育了異常豐富的種質(zhì)資源,其中包括許多主要農(nóng)作物的近緣種質(zhì)資源,如野生稻、野生大豆、野生芥菜、野生油菜、野生柿子、野生獼猴桃等。但一直以來江西對這些野生資源的保護和開發(fā)利用技術(shù)還相對落后,到目前為止,除了對東鄉(xiāng)野生稻建立異位保存圃、原生境保護區(qū)進行了深入研究開發(fā)利用外,對其他近緣野生資源的保護、研究和開發(fā)利用還是一片空白,究其原因就是保護設(shè)施建設(shè)和開發(fā)利用技術(shù)比較落后,對這些作物資源的評價大都采用傳統(tǒng)的方法,創(chuàng)新利用技術(shù)跟不上,使得極少一部分資源反復(fù)被利用,育成的品種遺傳基礎(chǔ)單一,很難在利用上取得重大突破。
2.2 種質(zhì)資源信息交流不暢信息網(wǎng)絡(luò)是促進種質(zhì)資源有效利用的必要設(shè)施,特別是在當(dāng)前信息技術(shù)比較發(fā)達的環(huán)境下,先進的信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備猶如“鳥之雙翼、車之雙輪”,可很好地推動資源研究和開發(fā)利用發(fā)展,并起到事半功倍的作用。但是由于種種原因,江西省在資源信息交流和共享網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與國內(nèi)外資源信息需求上還有很大的差異,科研院所尚未建立和完善這些設(shè)施,嚴(yán)重影響了省內(nèi)種質(zhì)資源工作者、育種家與國內(nèi)外同行間的交流和深入合作。
2.3 資源保護和開發(fā)利用的政策及資金支持力度相對較小種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用,特別是保護領(lǐng)域,在很大程度上說,是一種純公益性的科研活動,如果沒有相關(guān)職能部門政策和經(jīng)費上的支持,要想取得顯著成效是不可想象的。從江西省政府管理層面上講,或出于其他原因的考量,可以說對農(nóng)作物種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用的重視程度和資金投入相對較少。從知識產(chǎn)權(quán)保護的角度上講,現(xiàn)行管理政策也不利于種質(zhì)創(chuàng)新者和開發(fā)利用者利益共享,不利于調(diào)動新種質(zhì)資源創(chuàng)造者、新品種育成者和開發(fā)利用者的積極性,從而導(dǎo)致一些優(yōu)異資源不能得到充分開發(fā)利用。
3.1 加強種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用技術(shù)更新升級隨著農(nóng)業(yè)開發(fā)的深入,土地流轉(zhuǎn)和規(guī)?;壬a(chǎn)方式轉(zhuǎn)變,農(nóng)田水利工程建設(shè)的強化,道路、溝渠硬化,以及雜交品種的大規(guī)模推廣應(yīng)用,一些農(nóng)作物野生植物資源生境破壞嚴(yán)重,許多地方品種資源不斷丟失失傳,野生資源甚至瀕臨滅絕,農(nóng)作物種質(zhì)資源的保護和開發(fā)利用工作非常嚴(yán)峻,如東鄉(xiāng)野生稻自1978 年發(fā)現(xiàn)時有3處9個居群,而到如今急劇下降到只有2個居群。
近年來,現(xiàn)代生物技術(shù)特別是分子標(biāo)記技術(shù)迅猛發(fā)展,為農(nóng)作物種質(zhì)資源的發(fā)掘和創(chuàng)新利用提供了強有力的手段,包括決定重要農(nóng)藝性狀基因的篩選、定位和基因克隆等。如水稻自1988年以來,分子生物技術(shù)在抗稻瘟病、白葉枯病、褐稻虱,耐鹽和野敗細(xì)胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)基因、廣親和基因和野生資源耐冷、抗旱基因發(fā)掘方面取得了重要突破。
江西省一些科研單位也具有一批專業(yè)從事農(nóng)作物種質(zhì)資源研究與開發(fā)利用的隊伍,如江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院目前具有一支近80余人組成的隊伍,其中研究員26人、副高職稱37人、中級及以下職稱10人;具有博士學(xué)位20人、碩士學(xué)位30人。但這批專業(yè)隊伍相對于相當(dāng)寬泛的農(nóng)作物種質(zhì)資源類型和開發(fā)利用行業(yè)來講,顯得非?!懊煨 焙汀拔⒉蛔愕馈?,因此,加強人才培養(yǎng)和隊伍建設(shè)顯得迫在眉睫。
同時另一個重要的難題是,江西省雖然具有一批專業(yè)從事種質(zhì)資源保護和開發(fā)利用的研究隊伍,但這批科研人員以老、中年為主,而且走出去交流較少,知識更新受到一定的限制,大多數(shù)以傳統(tǒng)技術(shù)方法為主,大大降低了資源保護和開發(fā)利用的效率。
為此,建議江西地方政府和相關(guān)單位要重視從事農(nóng)作物種質(zhì)資源保護人才隊伍建設(shè),加大新技術(shù)、新方法的培訓(xùn)力度,提高科研人員的技術(shù)水平。
3.2 加強種質(zhì)資源信息共享和開發(fā)利用合作交流農(nóng)作物種質(zhì)資源開發(fā)利用研究證明,每一個突破性成就取決于關(guān)鍵性基因資源的發(fā)現(xiàn)和利用。20世紀(jì)50年代我國首先在水稻矮化育種上取得成功,關(guān)鍵在于導(dǎo)入了矮腳南特和矮仔占的矮源。現(xiàn)在世界上有利用價值的雄性不育性類型,主要都是從廣大種質(zhì)資源中提取或雜交而得。我國雜交稻在生產(chǎn)利用上走在世界前列,與導(dǎo)入了海南野生稻的胞質(zhì)雄性不育基因有關(guān),如野敗型不育系珍汕97A的培育。
國際和國內(nèi)同行信息交流和合作能夠起到超出人們意料的巨大作用,它對優(yōu)異種質(zhì)的積累、優(yōu)良品種的利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有巨大的促進作用。我國目前貯存作物種質(zhì)資源35 萬余份,但其中80%左右來自中國本土,其地理遠緣、遺傳差異有明顯的缺陷。為了作物種質(zhì)的遺傳多樣性,加強國內(nèi)同行的交流與合作,對種質(zhì)資源創(chuàng)新和“大”品種培育及開發(fā)利用具有很好的推動作用。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,如國際水稻遺傳評價互聯(lián)網(wǎng)(INGER)的建設(shè),使種質(zhì)資源工作者與育種家溝通交流更加便捷,通過這個網(wǎng)絡(luò),可以使世界不同國家的水稻科學(xué)家無償享受直接利用、系統(tǒng)評價和鑒定全球的水稻種質(zhì)資源,進而選育出適合當(dāng)?shù)靥厥鈼l件的水稻品種。
江西不僅擁有豐富的農(nóng)作物種質(zhì)資源,而且在歷史上也是較早開發(fā)利用種質(zhì)資源的地區(qū)。江西萬年縣仙人洞、吊桶環(huán)遺址發(fā)現(xiàn)了1萬年前的栽培稻遺存,是至今發(fā)現(xiàn)的人類最早采集利用和栽培利用水稻的遺址,也證明了江西省是世界稻作起源中心。
江西蓮塘早等優(yōu)異品種的培育都是間接利用了優(yōu)異稻種資源的結(jié)果。江西的水稻科研工作者通過國際水稻遺傳評價互聯(lián)網(wǎng)(INGER),從國際水稻研究所引進了大量的水稻種質(zhì)資源,并選育出菲優(yōu)752、菲優(yōu)99-01等在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用的優(yōu)良品種。
3.3 加強政策和經(jīng)費支持,充分調(diào)動各方積極性近年來,江西省一些科研單位在國家和地方政府平臺建設(shè)項目的大力支持下,農(nóng)作物種質(zhì)資源收集、保護、保存和開發(fā)利用研究平臺建設(shè)不僅有量的突破,而且有質(zhì)的飛躍。如江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院近幾年分別建設(shè)有“農(nóng)業(yè)部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制江西科學(xué)觀測實驗站”、“東鄉(xiāng)野生稻科學(xué)觀測實驗站”、“國家東鄉(xiāng)野生稻種質(zhì)資源原位保存圃”、“國家水稻工程實驗室(南昌)、國家水稻改良中心南昌分中心”、“國家油料改良中心南昌分中心”和“江西省東鄉(xiāng)野生稻研究發(fā)展中心”等重要平臺。
但種質(zhì)資源的收集和保存工作是純屬于基礎(chǔ)性、公益性的工作,特別是收集、鑒定和編目保存工作,這些工作從短期來講,對國家只能產(chǎn)生社會效益,對個人、單位和國家也不能創(chuàng)造經(jīng)濟效益,但從長遠來講,這些工作是“功在當(dāng)代、利在千秋”的事業(yè)。
國家和地方政府以穩(wěn)定持續(xù)的政策和經(jīng)費支持,給予種質(zhì)資源工作人員學(xué)習(xí)和工作等諸多方面的關(guān)心、關(guān)照和鼓勵支持,制定公平合理的種質(zhì)資源收集鑒定者、創(chuàng)新創(chuàng)造者、開發(fā)利用者、科研單位和國家社會的利益共享分配政策,充分調(diào)動各方的積極性,以穩(wěn)定資源工作隊伍,提高工作水平。
同時,江西省一些資源的保護和開發(fā)利用工作雖然走在全國前列,但其特殊的地理位置和生態(tài)環(huán)境決定了在制定保護政策時應(yīng)綜合考慮資源本身特性、自然進化規(guī)律和生態(tài)氣候條件,更應(yīng)注重政策的科學(xué)性,以便保證資源完整的遺傳多樣性和固有的遺傳進化途徑,利于科研人員在未來的研究中源源不斷地發(fā)掘其潛在的有利基因。
因此,建議各級政府和領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)重視和加強宣傳,使廣大人民群眾都認(rèn)識到保護農(nóng)作物種質(zhì)資源生物多樣性的重要性,制定和督促落實相應(yīng)的保護措施。應(yīng)重點保護種質(zhì)資源生長環(huán)境,特別是一些近緣作物的原生境點,需列入省級和國家重點保護區(qū),需撥入專項資金建設(shè)原位保護區(qū),使資源保護和開發(fā)利用政策成為國家戰(zhàn)略層面長遠的規(guī)劃。