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曹永生|看農作物的“諾亞方舟”如何改變世界

 

曹永生

研究員 博士生導師

國家農作物種質資源平臺管理中心主任,中國農業科學院作物科學研究所研究員、果樹研究所所長。

農作物種質資源(又稱品種資源、遺傳資源、基因資源)是指來自農作物的具有實際或潛在價值的任何含有遺傳功能單位的遺傳材料,是地球上所有的農作物遺傳多樣性資源,是全部農作物基因在特定的地理生態空間和時間上形成的遺傳載體材料的總稱,是農作物育種、基礎研究、生物技術研究和農業生產所需要的遺傳物質,包括野生資源、地方品種、選育品種、品系、遺傳材料等,其形式有DNA、細胞、組織、根、莖、苗、葉、芽、花、種子和果實等。

農作物種質資源包括糧食作物、纖維作物、油料作物、蔬菜、果樹、花卉、糖煙茶桑、牧草綠肥、熱帶作物和其他作物種質資源十大類。

農作物種質資源至關重要

農作物種質資源是國家最重要的戰略性資源

 

農作物種質資源是人類起源、生存、繁衍、健康、幸福的物質基礎,是培育作物新品種、發展生物技術、促進農業發展的基本條件,是人類食物和其它生活必需品的根本來源。農作物種質資源不僅為人類的衣、食等方面提供原料,為人類的健康提供營養品和藥物,而且為人類幸福生存提供了良好的環境,同時它為選育新品種,開展生物技術研究提供取之不盡、用之不竭的基因來源。因此,農作物種質資源是一個國家財富中最有價值、最具戰略意義的資源。

玉米種質資源

農作物種質資源是維系國家食物安全的重要保證

 

民以食為天,中國人多地少,耕地資源緊缺,要滿足21世紀中國人民日益增長的食物和農產品需求、確保食物安全和人民生活全面走向小康,保護和持續利用農作物種質資源意義重大。隨著城市化、工業化、城鎮化等的迅速發展,中國耕地面積不斷減少,要增加糧食產量主要靠提高單產,而優良品種是提高單產的首要因素。優良品種的選育實質上是種質資源的再加工,缺少種質資源,作物育種也就成為無米之炊。因此,對農作物種質資源的保護和利用是解決中國十幾億人口吃飯問題的重要保證。

食用豆種質資源

農作物種質資源是中國農業可持續發展的基本保證

一粒種子可以改變世界,水稻、小麥矮稈基因等的發現和利用帶來了農業綠色革命,使我國農業生產產生了飛躍發展。建國以來,我國糧食產量的提高主要是靠品種更新來實現的,這些新品種利用了10000個以上的優異種質資源。隨著現代生物技術的發展,農業發展對農作物種質資源的依賴程度將越來越高。農作物種質資源的喪失,對于人口眾多、人均資源少的中國來說,是農業可持續發展的最大障礙。因此,農作物種質資源的保護和利用關系到國家農業和社會的長遠發展,關系到子孫后代的生存。

谷子種質資源穗型

528種農作物,3269個栽培及野生近緣植物物種

訴說我國種質資源多樣性

農作物種質資源多樣性是在漫長的歷史時期形成的,一方面,通過突變、重組和基因流動實現基因增加,另一方面,通過遺傳漂變、人工選擇和自然選擇,相應地減少基因,表現為栽培作物收獲器官及相關部分變大,廣適應性、落粒性降低或喪失,生長習性改變,發芽迅速且均勻,休眠期縮短或消失,同步開花與成熟,種子或果實有特殊色澤、種皮變薄,毛刺芒、苦味、有毒物質等防衛結構消失,食用作物品味得到改良等。

西瓜種質資源果實大小

西瓜種質資源果實肉色

甜瓜種質資源果實形狀

我國農業歷史悠久,農作物種質資源種類繁多、類型多樣、數量巨大,是世界農作物種質資源大國,擁有豐富的物種多樣性和遺傳多樣性。

目前中國有528種農作物,包含3269個栽培及野生近緣植物物種。中國是禾谷類作物裸粒基因、糯性基因、矮稈基因和育性基因等特異基因的起源中心或重要起源地。

110種主要農作物中,包含987個變種、978個變型、1223個農藝性狀特異類型。例如水稻有亞洲栽培稻和非洲栽培稻以及普通野生稻、藥用野生稻、和疣粒野生稻等21個野生種,亞種類型有秈稻和粳稻,水旱性有水稻和陸(旱)稻,粘糯性有粘稻和糯稻,光溫性有早稻、中稻和晚稻,熟期性有早熟、中熟和晚熟,穗立形狀有直立、半直立、彎曲和下垂,谷粒形狀有短圓形、闊卵形、橢圓形、中長形和細長形,種皮色有白色、紅色、褐色、紫色和黑色等。

茄子種質資源形狀

桃有光核桃、甘肅桃、陜甘山桃、山桃、新疆桃等24個種,果實類型有普通桃、油桃、蟠桃和油蟠桃,果形有扁平、扁圓、圓、橢圓、卵圓和尖圓,果皮底色有乳白、綠白、綠、乳黃、黃和橙黃,果肉顏色有白、綠、黃和紅,花型有鈴型、薔薇型和菊花型,花瓣類型有單瓣和重瓣,花瓣顏色有白、粉紅、紅和雜色,葉色有綠、綠黃和紅等。

桃種質資源花型

桃種質資源果實形狀

桃種質資源果實顏色

 

國家農作物種質資源平臺

農作物的諾亞方舟

在科技部、財政部、農業農村部的支持下,組建了國家農作物種質資源平臺。國家農作物種質資源平臺由國家長期種質庫、國家復份種質庫、國家中期種質庫、國家種質圃、省級種質庫等70多個保存設施和國家種質信息中心組成,是農作物的諾亞方舟其宗旨是:集中體現國家安全和利益,面向國家重大需求,保護和利用種質資源,面向全國開放共享服務。

國家種質庫

國家農作物種質資源平臺已建立了完善的制度機制體系、組織管理體系、技術標準體系、安全保存體系、資源匯交體系、質量控制體系、人才隊伍和評價體系,目前擁有350種作物50萬份種質資源,占國內資源總量的90%以上,占全世界資源保存總量的14%,資源保存數量位居世界第二。

國家農作物種質資源平臺具有公益性、基礎性、原始性、長期性、戰略性、系統性和網絡性等特點,通過有效保護和高效利用,為保障國家食物安全、生態安全、人類健康、農民增收和農業可持續發展提供基礎支撐,助力精準脫貧、鄉村振興、美麗中國和健康中國建設。

棗種質資源形狀

9.17億畝良田 985.34億元效益

國家農作物種質資源平臺成果顯著

國家農作物種質資源平臺已完成了50萬份種質資源的標準化整理、規范化評價、數字化表達、網絡化共享和專業化服務,從中篩選出一批優異種質。創建了日常性服務、展示性服務、針對性服務、需求性服務、引導性服務、跟蹤性服務等6種服務模式,為作物育種、科學研究、科學普及和農業生產等提供信息和實物共享服務,提供實物共享11萬份次/年以上,信息服務34萬人次/年以上。

據不完全統計,近五年來,有450份種質在育種和生產中得到有效利用,直接應用于生產265個,育成新品種231個,累計推廣面積9.17億畝,間接效益985.34億元,為保障國家糧食安全做出了重要貢獻,經濟效益、社會效益、生態效益顯著。

桑椹種質資源顏色和長短

 

中國農業科學院傳媒與傳播研究中心

編輯整理|海燕  丹丹  

 

專家介紹

曹永生研究員長期從事作物資源信息管理和信息系統研究。研究成果獲國家科技進步一等獎、二等獎、三等獎各一項,農業農村部和北京市科技進步一等獎各一項。

 

 

 

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