如何避免农作物灭绝的危机? 由新建国家作物种质库说起
新国家作物种质库在中国农业科学院正式开工建设。南方农村报记者柳佳柱
最近很火的科幻电影《流浪地球》有这样一段台词:莫斯将启动太空计划,领航员空间站冷藏了三十万人类的受精卵和一亿颗基础农作物的种子。种子成为人类文明在另一个星球得以存续的希望。回归现实,也有类似这样的作物种子储备。2月26日,新国家作物种质库(以下简称“新种质库”)在中国农业科学院正式开工建设。新种质库总建筑面积为21000平方米,是集低温库、试管苗库、超低温库和DNA库为一体的智能化保存设施,库容量为150万份,是现有种质库容量的近4倍。除了国家作物种质库,我国大多数省、自治区也创建了不同规模种质库,用于保存地方的作物种质资源。
为何要设立种质资源库?
俗话说“种瓜得瓜,种豆得豆”,这是对遗传现象的生动描述。类似人类的遗传物质,种质是种子的遗传物质。它往往存在于特定品种之中,如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物。
地球上拥有丰富的种质资源,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,而小小的种子就是承载丰富基因资源的载体。某种基因一旦从地球上灭绝,就难以再创造出来。将世界上大部分植物有用的基因收集起来,贮存在一个“仓库”中,这个仓库就是“种质库”。
种质库基础工作是种子的安全保存,利用这些资源即可以复原相应的农作物,是农业发展的最大财富。据不完全统计,我国育成的新品种中,80%以上所用的亲本直接或间接具有种质库的遗传背景。2018年,种质库分发的种子数量超过8万份,这个数字正在逐年上升。我国种子法明确规定,国家依法保护种质资源,任何单位和个人不得侵占和破坏种质资源。
种子如何入库?
凡能通过种子繁殖维持物种遗传完整性的各类植物种质资源,都可保存到种质库中,其种子应是耐低温和耐干燥类型,即正常型种子。
中国作物种质信息网信息显示,将种子送到国家种质库保存有两种途径。一是属于农作物种质资源,按目前入库保存渠道,由各作物牵头单位负责统一编目、统一安排繁种送交国家长期库保存。例如,某单位现有几百份麻类种质资源,且未存入国家长期库保存,则可与中国农科院麻类所联系,由该所来协调统一编目和繁种,然后送交国家长期库保存。二是属于农作物以外的种质资源或按目前入库渠道,没有指定单位负责的作物种质资源,可直接与国家种质库联系。
种子如何保存在库?
对于种质库收集、保存种子,可不是简简单单的把种子放进这个“仓库”就完事了。
首先,对于种质库最基本的要求是要有先进的保温隔湿的结构和空调仪器,并常年保持低温干燥环境,以减缓种子新陈代谢,延长种子寿命。1986年所建的国家种质库就建设了现代化的控温控湿保存设施。
其次,一份种子从采集到入库最快大约需要两个月的时间。通常情况下,种子被采集回来后,研究人员会将这些种子进行计数和清理,筛选出健康饱满的种子,并在X光下统计种子的虫蛀、空瘪、发育不良等情况。
最后,经过干燥,精挑细选出的种子便会被装入双层铝箔袋或内嵌有密封条的铁盒中,并贴上独有“身份证号码”的标签放入-18℃、湿度30%左右的冷库中保存,含水量为5%-8%的种子,在严格的贮存条件下,其寿命可延长到50年以上。
对于特别珍惜濒危的物种或无性繁殖作物种质资源,也可以采用超低温保存法进行保存,也就是在零下196℃的液氮中保存组织,有备无患。此外,香蕉、菊芋、甘薯、马铃薯等一些作物还可以通过组织培养或种质圃保存。
据了解,科研人员会定期对种质里的种子进行“体检”,对种子进行发芽测试,以确保它们仍具有生命力。
我国种质库容量多大?
全世界已经建成各类种质库1700余座,收藏种质资源740多万份。我国的种质资源保护始于20世纪上半叶,截至2018年,我国作物种质资源长期保存总数量达到502173份,仅次于美国,位居世界第二。
1986年10月,我国国家作物种质库即国家种质库在中国农业科学院落成,总建筑面积为3200平方米,库容量为40万份。
上世纪90年代,我国在青海西宁还建立了国家作物种质资源复份保存库,用于复份保存国家种质库保存的全部种质,中国创建并形成了世界上唯一的长期库、复份库、中期库、种质圃相配套的种质保存完整设施体系,使我国成为了名副其实的种质资源大国。
2009年11月底,我国唯一的国家级野生生物种质资源库——中国西南野生生物种质资源库在中国科学院昆明植物研究所建成。至2018年底,这里共收集保藏野生植物种子10048种、80105份,保藏总数占中国种子植物物种总数的1/3,是全球第二个种子保存超过万种的种质资源保存设施。
至2018年,我国已建成种质资源长期库1座、复份库1座、中期库10座、种质圃43个,原生境保护点199个。
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