yabox10-国家作物种质库优质种子“入库之旅”

在一些科幻电影里,我们经常看到这样的情节:地球遭遇空前危机,人类需要紧急避险——或转移至特定庇护所,或“移民”其它星球。跟随人类转移的,往往还有一大批不同物种的种子,因为它们是人类继续生存繁衍不可或缺的资源。

现实中,未雨绸缪保留物种资源的超大型库房的确存在。早在1986年,中国农业科学院就建成了首座国家作物种质库。经过30多年的运行,如今这座种质库低温保存着水稻、小麦、玉米、大豆等374种作物和877个物种的43.5万份种质资源,为我国抢救性收集濒危物种,战略性保存物种资源做出了极为重要的贡献,其保存的40多万份种子品种中,大约60%的品种已在野外或生产上彻底消失。

早在几千年前,我们的先民就知道不能焚林而田、竭泽而渔的道理。要把受虫害影响最小、产量最高的稻种、麦种、豆种保存下来,一季季持续繁衍,才能年年丰收、生生不息。

到上世纪50年代初期,我国农业部门已经收集到50种大田作物的约20万份种质资源,这些资源一直分散保存在中国农业科学院的相关单位,以及各省、市、自治区的农业科学院及地区农科所。由于缺乏保存条件,种子的受损率很高,农业科技人员不得不每隔2年至3年就要把种子取出来重新繁育更新一次,获得新种子,以保持其活力。即使这样,一些重要物种的种质资源得而复失的现象也极为严重,“种着种着,就再也长不出来了,这个品种于是就丢失了,非常可惜。如果有一个高标准的种质库可以保存那些濒危的种子,就不会留下这样的遗憾了。”中国农业科学院作物科学研究所所长刘春明说。

1978年,中国农科院作物品种资源研究所成立,依托于该研究所的国家种质库1号库动工兴建,并于1985年投入使用,保存物种终于有了自己的专属库房。该库房总建筑面积1100平方米,包含两间冷库,设计库容量为23万份,保存温度为零下10摄氏度和0摄氏度。“在当时的条件下,这已经相当‘奢侈’了。科研人员都是反复筛选,一定要把最濒危、最珍贵的物种种子送进去,精心保存起来。”刘春明介绍,尽管如此,随着种子收集数量的激增,国家种质库1号库也很快接近饱和了。

1986年,更先进的国家作物种质库竣工投入使用,并一直延续到现在。它的总建筑面积达到了3200平方米,承担全国作物及其近缘野生植物种质资源的长期战略保存与供种,为我国开展抢救性收集分散在全国各地的珍稀、濒危的农家种、野生近缘种、国外引进品种,进行长期妥善保存与供种创造了条件。

刘春明告诉记者,国家作物种质库是全球保存总量第二大的作物种质库,到2018年底已低温保存水稻、小麦、玉米、大豆等374种作物和877个物种的43.5万份资源;以试管苗方式保存菊芋、山药、香蕉等40种无性繁殖作物,60个物种的资源537份。另外种质库还超低温保存了苹果、桃等17种无性繁殖作物,29个物种的资源623份。尤其值得注意的是,保存在这里的40多万份种子品种中,有大约60%的作物已在野外或生产上消失。

中国农业科学院南门对面一座不起眼的小院里,一栋红砖楼默默矗立在那里。与周围的高楼大厦相比,它是如此低调,国家作物种质库就位于此。农科院副研究员辛霞日前带领记者走进这栋神秘的建筑,一探种子的“入库之旅”。

辛霞介绍,一份种子要想真正进入这里妥善保存,必须经过层层“关卡”,证明自己足够特殊,足够优秀。在接纳室记者看到,工作人员正在对一份份作物种子的样品进行“查重”——与种质目录仔细对比,确认这粒种子从哪里来、有什么特性、能长多高、有多大产量,如果发现它与已入库品种重复了,就会被毫不犹豫地剔除。“有限的空间必须留给独一无二的品种。”辛霞说。

通过第一关后,种子就去了发芽室——再特殊的种子,如果发育困难,无法结果成粮,那也无济于事。探访当天,工作人员正在给一批水稻种子“体检”。只见一名工作人员从不同编号的牛皮纸信封里取出种子,小心翼翼地放入一个个透明的方格盒内。每个盒内有两张滤纸,浸入10克水,放进25粒至50粒种子。随后这些种子被送进发芽箱,那里可以控温、控湿、控光照,一段时间后再观察它们的发芽效果。辛霞说,大部分入库种子的发芽率要到90%以上,即使是生长难度极大的纯野生物种,种子的发芽率也需要到50%以上,“这也是为了确保它们具备长期保存下来的活性。”

完成“体检”,确认发芽率合格后,这些种子才正式进入“入库”流程。第一步就是干燥,所有种子被送入干燥室。干燥的温度通常为35摄氏度,湿度保持在5%左右。辛霞说,除了大豆(含水量低于8%会开裂)等少部分种子需要单独干燥处理,5%至7%的含水量适宜绝大多数作物种子长期保存。一般情况下,经过3天至5天的干燥,大部分种子的水分含量就可以达标。

干燥完成后,工作人员还要把种子仔细包装好,将豆类等粒径较大的种子装进铝箔袋,稻米等粒径较小的种子装进铝盒里。至此,种子终于进入了最核心的库房。一扇厚厚的铁门将库房与外界隔离,里面的温度常年恒定在零下18摄氏度。为确保温度可控,在核心库房外还建有可调库与缓冲间。

在零下18摄氏度的环境里,种子至少可以保存50年,但工作人员绝不是一放了之。辛霞说,
更多精彩尽在这里,详情点击:https://viramiya.net/,水生蔬菜每一份种子保存满10年后,工作人员就要开始抽测。随机抽取大约50粒至100粒种子,重新进入发芽室进行发芽检测,如果发芽率低于最早入库检测时的85%,那就需要重新繁育更新,目的就是确保每一份种子都能保持活性、世代繁衍。

在国家种质库的种子装封入库现场,记者注意到,每一个品种的种子大约有5000粒,被分成三份。工作人员介绍,两份种子直接入库,另外一份还要被送往青海西宁。“所有鸡蛋不能都装在一个篮子里。”辛霞笑着解释。

刘春明告诉记者,如今我国已经创建了一套完整的种质资源保存体系,除了北京的国家作物种质库作为核心长期库外,还有分布在各地的10个中期库、1个复份库、43个种质圃、205个原生境保护点。全部相加,这些地方一共保存了2114个物种的农作物种质资源,总计达50余万份。并且,长期库、中期库、复份库都互为备份。对于无性繁殖作物,还进一步完善,建立了种质圃与试管苗、超低温库互为备份的保存体系。

记者了解到,复份库位于西宁。各种作物的中期库都设立在最适宜它们生长、育种的地方,如蔬菜中期库就在北京;水稻中期库位于浙江杭州;西瓜、甜瓜中期库位于河南郑州;棉花中期库位于河南安阳;甜菜中期库位于黑龙江哈尔滨。此外,茭白、菱角等水生作物的种质圃位于湖北武汉;桃、草莓种质圃也在北京。辛霞说,别看只是“中期库”,它们保存物种的时间也可以长达10年以上。

除了同样保存和对社会提供种质资源外,中期库还有一项重要的功能,就是对入北京的国家作物种质库种子的“保存价值”进行把关。辛霞说,并非所有的物种种子一收进来就马上送至国家长期库,而是会按照各自作物种类先来到中期库,经过试种、收获等,建立起该物种的基本信息,“我们在接纳室,对送交种子进行‘查重’评价,所参照的就是在中期库中获取的资料。”目前情况下,能进入到国家长期库的种子,至少是经过了2年的田间基本农艺性状鉴定评价,评价出每份种子的新颖性和独特性,明确其保存价值。

近年来,随着信息化的发展,种质的保护利用也与时俱进发展到了“线上”。记者了解到,农科院作物科学研究所已经建立了一套国家作物种质资源数据库,目前已经收入37种作物、43万份种质的基本信息、形态特征和生物学特性、品质特性、抗病虫性等6方面的数据。该数据库通过互联网向社会开放共享,为科学研究和农业生产提供优良种质信息。公众通过国家作物种质资源数据库,可以了解我国农作物种质资源的情况,促进种质资源的保护、共享和利用。

在采访中,记者有个困惑:这里为何不叫“种子库”而是“种质库”?对此,辛霞解释道:这座宝库收入种子的意义并不是保留种子本身,而是保留这些种子的遗传物质,使得它们可以稳定地遗传下去,给子孙后代生存繁衍提供作物的“种原”。种质保存不等于标本保存,更不是粮食储藏。它的最终目的是给育种专家提供所需的遗传变异源,所以必须将这些变异尽可能维持下来,减少其丢失,最大程度延长其寿命,保持其原有的遗传完整性。

事实上,作物种质资源是在不同生态条件下经过上千年的自然演变形成的,蕴藏着各种潜在的可利用基因,是国家的宝贵财富,是人类繁衍生存和发展的物质基础。因此国家把这些资源收集起来作为战略资源保存,以备子孙后代加以利用,其意义重大。

当然,种质库的资源并非“只进不出”。一旦有“出”,往往能带来巨大的经济效益和社会效益。1998年以来,已有云南农科院、山西农科院、湖南水稻所等十多个单位从国家长期库取出他们早期存入的种子,应用于育种或者其他国家重大科研项目。

在不久前中国农业科学院组织的一场媒体沙龙上,刘春明还讲述了“一粒种子助力脱贫增收”的故事:曾经有一份收集自云南遮放的地方水稻品种,名字叫做“毫秕”。这种稻米做出来的米饭香软,冷却后不回生,是“遮放贡米”的一种。但由于种种客观原因,这种稻米在当地已经绝种40多年。为此,当地联系上了国家种质库,实行引种再繁育,如今已经形成了云南遮放大区优质稻米品牌,年产值达4.62亿元,为农民年增收2.88亿元。“如果40年前没有收集入种质库保存,它可能就绝种了,今天我们就再也吃不到‘遮放贡米’了,当地百姓也少了一条可以脱贫致富的路径。”

记者了解到,国家作物种质库已累计向全国约1600多个单位提供了26万余份农作物种质资源,为我国作物育种、种业发展及农业可持续发展发挥了重要的保障作用。

刘春明告诉记者,随着我国科学技术和农业规模的快速发展,现有种质库容量已经饱和,保存条件和技术指标也已无法满足需求。“国家作物种质库容量是40万份,实际已经保存43万余份,还有一批物种资源等待入库保存。”为此,建设规模更大、技术更先进的种质库势在必行,这也得到了党中央、国务院的高度重视。

新的国家作物种质库已经于今年2月正式动工,建成后保存容量将达150万份,包括低温种子库110万份、试管苗库10万份、超低温库20万份、DNA库10万份。它建成后将成为当之无愧的世界第一,可满足今后50年全国作物育种、基础研究、产业化发展等方面的科研需求,为到2030年我国作物种质资源战略储备总量达到80万份的目标提供有力保障。

新的种质库还将成为国家作物种质资源战略保存中心、作物种质资源保存技术研发中心、资源信息管理共享与利用中心、国家生物多样性保护人才培养和科普教育基地。

辛霞告诉记者,未来他们还要进一步加强对种质保存技术的研究,尤其是加强监测预警、繁殖更新等领域的技术攻坚,“能够及时发现那些活力下降到规定数值以下的种子,以便及时更新,同时还要采用合适的繁殖群体量、授粉方式等关键技术,以确保安全更新。”

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