种源自主可控
种质资源是种源安全与种业科技原始创新的源头。没有种质资源作基础,再先进的育种技术和保障条件也不能凭空创造出优良的品种。
当前我国共收集了多少份种质资源?国外引进的种质资源如何进行利用?热、寒带资源能为品种选育贡献多少力量?
日前,在2022中国种子大会暨南繁硅谷论坛农作物种质资源保护与利用分论坛上,11位专家就我国种质资源收集保存、鉴定利用情况和国际资源管理条例进行了深度报告,为在场的参会者带来了一场关于种质资源的知识盛宴。中国种子协会顾问组长陶承光和中国种子贸易协会秘书长田伟红主持本次论坛,论坛由九圣禾种业股份有限公司独家赞助。
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收集、保存53万多份资源
为品种创新奠定基础
种质资源是开展优良品种选育的基础,是确保国家种源安全的关键资源。新中国成立以来,我国分别于1956-1957年、1979-1983年开展了两次农作物种质资源征集工作,保护、收集了一大批资源。
但农业种质资源分布状况一直处于动态变化中。随着工业化城镇化进程加快、气候环境变化及农业种养方式的转变,农业种质资源数量和区域分布发生了很大变化,部分资源消失的风险加剧。
中国种子协会顾问组长陶承光
2015年,农业农村部启动了第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,并于2021年印发《关于开展全国农业种质资源普查工作的通知》。新中国历史上规模最大的普查行动在2021年拉开了帷幕,种业振兴的首战也在此时奏响了序章。
农业农村部种业管理司畜禽种业处四级调研员孙雯介绍,普查开展以来主要取得4方面的成效:一是新收集资源种类及遗传多样性丰富。截止6月底,在2323个普查县已经基本完成工作的基础上,工作组共收集了约11.3万份资源,这些资源分属115科、377属、675种。其中,粮食作物占36.8%、蔬菜占33.5%、果树占16.7%、经济作物占11.6%、绿肥等占1.4%,遗传多样性丰富。二是发掘了一批有重要价值的优异种质,如富含铁、锌等元素的安徽庄红贡米、大果型陕西优异野生猕猴桃,以及营养丰富的云南维西糯山药等。三是培养了一支高素质普查队伍,普及了专业知识,增强了技术人员的工作能力和业务素质。四是提高了公众参与意识,增强了全民参与的积极性和种质资源保护意识。
农业农村部种业管理司畜禽种业处四级调研员孙雯
下一步,农业农村部将围绕4方面开展工作。孙雯表示,首先是尽快完成188个县的系统调查与抢救性收集,全面完成普查任务,并整理收集情况发布《第三次全国农作物种质资源普查报告》白皮书。其次是及时开展种质资源的初步整理鉴定,资源实物送交国家作物种质资源库圃,加快编目入库;建立健全国家统筹、分级负责、有机衔接的保护机制,实施有效保护。最后是建设国家农业种质资源信息系统,与各省级种质资源信息系统有效对接,推进资源的共享开发和利用。
农业农村部农作物种质资源保护与利用中心、中国农业科学院作物科学研究所李立会介绍,目前国家库、圃长期保存农作物种质资源52万余份,保存数量位居世界第二。其中我国特有地方品种和野生资源占总数的70%,遗传多样性与特异性丰富,可利用潜力巨大,且保存的约28万份农作物种质资源已经在野外、生产上消失或绝种,凸显了收集保存的重要价值。
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鉴定、利用新种质
化资源优势为品种优势
种质资源收集与保存的最终目的是为了创新利用,把种质资源优势转变成可利用亲本材料优势,是当前育种工作的重要一环。
在种质资源鉴定方面,我们取得了哪些进展?李立会表示,当前农业农村部农作物种质资源保护与利用中心(以下简称“中心”)已对收集保存的52万份作物种质资源的相关产量因子、生育期等基本农艺性状进行了鉴定,对62%的保存种质进行了抗重要病虫鉴定、57%的保存种质进行了主要品质性状鉴定、43%的保存种质进行了抗逆性鉴定,并筛选出一批优异种质。
农业农村部农作物种质资源保护与利用中心、中国农业科学院作物科学研究所李立会
针对种质资源初步鉴定难以解决的矛盾,中心制定了精准鉴定技术,通过“精”选鉴定材料,来“准”确评判其可利用性。数据显示,自2001年以来,我国对水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜、蔬菜等具有1个以上突出优异性状的30000余份种质资源进行了精准鉴定,有效缓解了我国种质资源丰富与育种材料匮乏的矛盾。
在精准鉴定的基础上,利用遗传材料我们也挖掘出了一些有用基因,并创制了许多新种质。通过创制“野败型”、“冈D型”、“印水型”“红莲型”和“温敏”不育系等新种质及其广泛利用,我国杂交水稻育种处于国际领先;通过创制“繁六”,“矮孟牛”,“小偃”系列,小麦-簇毛麦等新种质,确保了我国在全球小麦年播种面积超过1亿亩的国家中单产位居前列的地位。据不完全统计,自十五以来,我们已创造农作物新种质1000余份。
但在资源分发方面,还需解决优异种质、创新种质、原始种质与育种亲本之间的空隙填补以及利用效果反馈难等问题。
利用国外引进的优异资源,非洲科学院院士、河北农科院研究员贾银锁带领团队选育出了高抗玉米锈病、抗玉米致命性坏死病害的理想植株和矮秆耐密抗逆(病、虫)丰产性好的自交系。“从非洲等低纬度地区收集、引进的种质资源通常都具有植株高、叶片宽长、抗逆性、抗病虫性好、优质、多样性好的特点,因而收集到的每一份资源都不能直接作为亲本育种材料,需经过驯化、系统转育或改造,才能得到好的自交系品种为我们所用。”贾银锁说。
非洲科学院院士、河北农科院研究员贾银锁
此外,贾银锁认为,玉米锈病是受一对或两对基因控制的遗传性状,抗锈基因来自高抗锈或绝对抗锈的玉米植株,想要得到抗锈品种不能靠合成或转育其他生物的抗锈基因。面对我国玉米遗传基础狭窄,同质化严重等问题,非洲玉米种质资源蕴藏着极大地潜力,具有丰富的多样性,充分利用非洲资源,将对我国玉米育种起到强大的推动作用。
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保存利用热、寒带特色资源
填补我国部分作物生产空白
热带作物是世界100多个热带国家的重要经济作物,产品需求量很大。世界热区主要分布在亚洲东南部、南部,非洲大部,南太平洋岛国以及拉丁美洲,涉及138个国家和地区。
我国热区主要分布在海南全境,广东、广西、云南三省的大部,福建、湖南、江西三省的南部,四川、贵州两省南端的河谷地带,西藏墨脱地区,以及台湾地区,占我国国土面积的5.42%,占世界热区面积的0.98%。全国热作种植面积近7000万亩,产量为3340万吨,面积、产量、产值保持增长态势。
中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所研究员陈业渊介绍,我国已收集保存热作种质资源4.7万份,保存量居世界第二位,并从90多个国家和地区引进热带果树、经济作物、饮料作物、战略作物、饲料作物和园艺作物种质2万份,扩大我国保存资源的遗传背景。利用这些资源,我们已完成4.3万份热带作物种质资源鉴定评价,并培育出优良品种239个。同时,我们也构建了一体化的热作种质资源保护评价平台、种质资源创新平台及品种测试和制繁种平台,搭建全国协作网络。
中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所研究员陈业渊
不过,当前热作资源研究还面临资源收集多样性不足,精准评价滞后,导致高价值种质缺乏;突破性品种培育难度大,靠国外品种再引进的路越来越窄;掌握前沿技术人才匮乏,技术瓶颈没有突破,限制种质深度挖掘和创新等问题。
除了热作资源,寒作资源收集和利用也取得了突出成效。黑龙江省农业科学院研究员张举梅介绍,通过人员交流和联合科考等方式,我国已从俄罗斯等9个国家的30余个科研单位收集源于66个国家的70余个作物种质材料13025份,实现了多国家、多生态区引进丰富种质资源的突破。
黑龙江省农业科学院研究员张举梅
通过对资源的鉴定评价和创新利用,我们已筛选出优质强筋春小麦、优质啤酒大麦、生物产量高的燕麦、小黑麦和抗寒冬黑麦优异种质40份;选育出早熟玉米资源4份、抗茎腐病玉米资源5份、耐密玉米资源4份;培育出极早熟、宜机收的矮秆酿酒高粱系列杂交种,填补了高纬度地区无高粱品种的空白。选育出产量高、抗性好、受市场青睐的黄瓜品种绿剑,并迅速淘汰了一直占领中国市场的韩国品种“白节成”。
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立足海南自由贸易港
推动国际国内资源共享
我国是种质资源大国,但还不是种质资源强国,许多种源与国际先进水平还有较大差距。目前,全球各国已建成1750余座各类种质库,收藏着740余万份种质资源,为保护地球生物多样性备份以及生物资源开发利用提供基础材料。
中国种子贸易协会秘书长田伟红
据国际生物多样性中心北京办事处研究员张宗文介绍,早在1989年联合国粮食及农业组织(FAO)就开始制定有关粮农遗传资源保护、获取和利用的国际性条约,并提出了种质资源是人类共同财富,获取不应受到限制的共享理念。目前,国际上和获取与惠益分享(ABS)概念有关的形式主要有两个:(1)以《生物多样性公约》为基础,形成的获取与惠益分享名古屋议定书;(2)以《粮食和农业植物遗传资源国际条约》为基础,建立的获取与惠益分享多边体系。
国际生物多样性中心北京办事处研究员张宗文
其中,《粮食和农业植物遗传资源国际条约》建立了获取与惠益分享的多边体系、明确了纳入多边体系的遗传资源范围、规定了获取纳入多边体系遗传资源的条件,为遗传资源保存、可持续利用和公平合理地共享利用资源而产生的利益提供了参考。中国农业科学院作物科学研究所研究员杨庆文介绍,《国际条约》现有147个缔约方,200多万份资源被纳入多边体系;通过与179个国家的接受方签订《标准材料转让协议》,各方共分发或转让4042732份材料。
中国农业科学院作物科学研究所研究员杨庆文
随着《粮食和农业植物遗传资源国际条约》、《生物多样性公约》等国际性条约的签订、实施,农作物种质资源国际合作正在逐步加强。世界各国仅仅依靠自己手中的种质资源来开发和培育农作物新品种,已经无法适应全球种业快速发展的需要,种质资源的交换和共享比以往更加重要。
张宗文建议,中国应尽早加入《国际条约》,建立完善的中国粮食和农业植物遗传资源ABS机制及制度。同时,加强国内种质资源共享机制研究,推动建立创新种质是赋权与惠益分享机制,促进创新种质的共享。
江苏省农业科学院农业信息研究所副研究员张美娜
三亚崖州湾科技城管理局自贸港创新合作处处长陈浩表示,全球动植物种质资源引进中转基地是国家南繁硅谷种质资源安全、有序、便利进出的关键能力支撑。下一步,崖州湾科技城将围绕保障生物安全、保护知识产权、建立资源进出登记制度、成立园区专业运营主体等方面重点开展工作,实现种质资源安全、有序、便利进出。
三亚崖州湾科技城管理局自贸港创新合作处处长陈浩
会上,江苏省农业科学院农业信息研究所副研究员张美娜,介绍了如何运用农业数字孪生技术进行海量种质资源的快速甄别、筛选,从而创制优异种质资源;美国农业部农业研究院Dr. Matt Krakowsky介绍了美国农作物种质资源的保护情况。丰富的报告为我国更好地利用国际国内两种资源,畅通种质资源引进中转通道做好保障。
美国农业部农业研究院Dr. Matt Krakowsky
“独家赞助单位”授牌仪式
种质资源保护利用是中央种业振兴行动部署中的第一项重点任务,相信在各方的努力及支持下,种质资源必将为打好种业“翻身仗”作出更大贡献。
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