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農業(yè)種質資源是保障國家糧食安全與重要農產品供給的戰(zhàn)略性資源。去年底,我國圓滿完成了新中國成立以來規(guī)模最大的農業(yè)種質資源普查。種質資源怎么保存,應用前景如何?好品種怎么落地轉化?近期,記者探訪多個國家與省級農作物種質資源庫(圃),了解農作物種質資源保護背后的故事。
收集優(yōu)質種質資源,保存天然基因
紫金山南麓,江蘇省農作物種質資源中期庫就是一座種子休眠倉,一排排密集柜是種子安睡的“家”。在這個824立方米的超級“大冰柜”里,存放著超6.23萬份農作物種質資源。通過溫度、濕度控制,“沉睡”的種子在15年后依然能夠發(fā)芽。
在全國農業(yè)種質資源普查過程中,新收集的資源悉數(shù)收納入各個國家級種質資源庫(圃)。“保存這些種子,實際上是在保存基因和遺傳信息。”江蘇省農科院種質資源與生物技術研究所研究員顏偉說,江蘇地處我國南北氣候過渡地帶,農耕歷史悠久,作物種質資源較為豐富,“像太湖流域,8000多年的水稻栽培史形成了水稻品質改良的天然基因寶庫”。
在江蘇省近年收集上來的資源樣本中,包含了許多珍稀的地方特色資源。顏偉介紹,鄉(xiāng)土品種雖其貌不揚,卻蘊藏著獨特優(yōu)異的基因。比如,盱眙野柿子果實只有手指甲般大小,但其耐貧瘠和多花多果的基因可以用于培育高產抗逆新品種;睢寧野生窄葉桃的樹體通透性很好,有助于保證整棵樹果實品質的均一性,有望減少修剪塑形和種植成本……
這些散落的種質資源是如何被發(fā)現(xiàn)的?在走村串戶的普查隊員眼中,農戶家廚房、糧倉,甚至是犄角旮旯的小布兜、老屋墻上糊著的草木灰泥,都有可能是老種子的“棲身之所”。
在河南新鄉(xiāng),龍水梯老黃玉米就是在新鄉(xiāng)市農科院調查員“地毯式”搜索下發(fā)現(xiàn)的。“這家農戶第二年不準備續(xù)種玉米,差點把籽粒拿來喂雞。”新鄉(xiāng)市農科院玉米所副所長馬俊峰感慨,很多古老的地方品種都需要這樣的搶救性收集。
除了留意蛛絲馬跡,退休的農技干部、專家和鄉(xiāng)間農民也是重要的資源家底知情人。“我們接觸到的資源提供者,平均年齡達到57歲。”顏偉說。在江蘇省儀征市,80多歲的村民周世昌是一位種質資源愛好者,幾十年來,他收集保存了許多珍貴的蔬菜種子和果樹資源。
種質資源收集不易,亟須采用科學手段妥善保存。目前,我國已建立以國家長期庫及其復份庫為核心,以區(qū)域性、專業(yè)性中期庫、種質圃為支撐和原生境保護區(qū)(點)為補充的農作物種質資源保護體系。
“在國家長期庫,種子在入庫前先后經(jīng)過清洗、質量檢測、干燥等環(huán)節(jié),確保種子凈度、發(fā)芽率、含水量等指標合格,干燥的種子進行密封包裝后,送入零下18攝氏度的種質庫長期保存。”農業(yè)農村部農作物種質資源保護與利用中心研究員方溈說。
打通育繁推合作機制,為新品種選育打好基礎
從好種質到好種子,還有很長的路要走。2021年11月,龍水梯老黃玉米一經(jīng)發(fā)現(xiàn),馬俊峰立刻帶回單位進行初步鑒定。當年冬季,這些寶貴的種子就被送往海南三亞育種基地進行繁育。
“這是近年來在黃淮海地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的玉米綜合種,非常具有科研價值。目前自交系改良已經(jīng)進行到第五代。”馬俊峰介紹,這種玉米原本長在海拔1000多米的山上,具有抗逆、耐蔭性強、蛋白質和粗脂肪含量較高等優(yōu)點。從自交分化情況看,部分果穗類群表現(xiàn)出了較突出的優(yōu)良性狀,有望進一步篩選出遺傳上相對穩(wěn)定的優(yōu)異種質資源。“做好這些基礎工作,對于夯實我國玉米新品種培育的種質基礎具有重要意義。”馬俊峰說。
在山西省翼城縣,通過政府搭臺,構建科企合作機制,普查新發(fā)現(xiàn)的爆裂玉米種質資源“珍珠玉米”加快了品種開發(fā)步伐。
看準品種爆花率高、爆粒品相好等特性,翼城縣制定出臺了“珍珠玉米”資源保護與開發(fā)利用方案。2022年,山西新翔豐農業(yè)科技有限公司與山西農業(yè)大學小麥研究所簽訂了橫向科技項目協(xié)議,相關項目連續(xù)兩年獲得省級扶持資金40萬元、縣級扶持資金50萬元。
“這種模式讓我們在科研和商業(yè)化推廣上實現(xiàn)了‘兩條腿’走路。”公司負責人李學峰介紹,一方面,由公司提供科研經(jīng)費,研究所玉米專家團隊提供技術支持,希望用3年時間,初步形成性狀穩(wěn)定、品質優(yōu)良、配合力好的爆裂玉米新品系。另一方面,在一些大中城市商圈推廣對應爆米花產品,逐步打響特色品種知名度。
“農家種經(jīng)過加代提純后獲得穩(wěn)定育種材料,再拿來進行品種選育,確保誕生的新品種具有脈絡清晰的親本雜交譜系。”國家桃產業(yè)技術體系鮮食桃品種改良崗位科學家、江蘇省農科院果樹研究所所長沈志軍說,有了經(jīng)得起考驗的“出生證”,后續(xù)產業(yè)化方得以開展。
在國家桃草莓種質資源圃(南京),各類桃樹和草莓品種讓人目不暇接。今年3月,果樹研究所選育的“金陵紅”草莓新品種,以30萬元加銷售提成的條件轉讓給合作企業(yè),走向廣闊市場。在桃子方面,從蟠桃、硬質桃、加工黃桃到觀賞桃,利用豐富的種質資源,科研團隊陸續(xù)選育出40多個“明星”品種。“在種植上耐受短低溫、省力化,食用上更加美味健康,生產上更加耐貯運,是我們開展下一步育種創(chuàng)新的重點方向。”沈志軍說。
核心種源開放共享,有力促進重大品種選育和破解種業(yè)“卡脖子”難題。江蘇省農業(yè)農村廳種業(yè)處處長馬愛京介紹,省財政連續(xù)5年累計投入5億多元啟動實施種業(yè)振興“揭榜掛帥”項目,全省建立了以保護為基礎、利用為目的的種質資源共享服務平臺,向近300家科研育種單位提供種質材料超5萬份次,相關單位利用共享資源培育新品種(系)160多個,累計推廣面積超10億畝,創(chuàng)造了巨大的社會效益。
在全國,農作物種質資源共享系統(tǒng)已上線運行。立足產業(yè)需求和創(chuàng)新育種需要,農業(yè)農村部先后發(fā)布兩批可供利用種質資源目錄及聯(lián)系方式。近年來,每年國家?guī)欤ㄆ裕┓职l(fā)資源均在10萬份次以上,服務各類育種創(chuàng)新主體超過1500個。
特色資源高效開發(fā)利用,促進鄉(xiāng)村產業(yè)振興
云南省開遠市羊街鄉(xiāng)紅土村的一處菊花基地里,花農陳永民和幾個村民忙著給花苗打頂,采下的枝用來扦插。“每年新品種一來,公司就拿種苗給我們試種,還提供技術指導。”陳永民說,現(xiàn)在栽的這幾種菊花,可以當切花賣,也能制成花茶、做食用菊,好品質不愁銷。
開遠是云南重要的花卉新品種擴繁基地。在南京農業(yè)大學的幫助下,開遠天華生物產業(yè)有限公司在當?shù)亟⒘耸〖壘栈ㄙY源圃、切花菊科技小院等科研平臺,每年使用近30畝溫室大棚用于品種保留、育種和試種,帶動周邊農戶發(fā)展菊花產業(yè)。“在眾多品種中,‘南農小金星’‘南農黃乒乓’最受花農喜愛。球狀的乒乓菊花徑大、色彩繽紛,花瓣排列緊湊,市場反應很好。”公司總經(jīng)理薛建平說,目前公司年產種苗2.5億枝,通過技術培訓、銷售服務等方式,輻射帶動開遠150多家農戶種植超過千畝。
“通過育種創(chuàng)新和落地轉化,優(yōu)良品種的花卉成為兼具顏值和效益的富民產業(yè)。”國家南方草本花卉種質資源圃(南京)副主任、南京農業(yè)大學園藝學院教授房偉民介紹,目前各類新品種新技術在全國進行了推廣,建立了20多個花卉主題的休閑旅游基地。以菊花等花卉提取物為特色原料,團隊還研發(fā)了系列護膚品。
創(chuàng)新資源分享利用模式,偏居一隅的種質資源庫(圃)也靈動起來。“我國是梅的故鄉(xiāng),梅樹是最早開花的落葉果樹,梅花五瓣常被視為五福的象征……”說起梅文化,國家果梅楊梅種質資源圃(南京)主任高志紅如數(shù)家珍。
每年的花期、果期,這座資源圃都會舉辦科普開放日活動。高志紅說,希望通過科普沙龍、賞梅、品梅等多種形式,讓更多人感受到種質資源多樣性給生活帶來的美好,進一步激發(fā)公眾對種質資源研究的興趣。采用“種質庫+企業(yè)/科協(xié)”等模式,團隊還與相關行業(yè)企業(yè)密切合作,開展針對性資源和技術服務,有效增加果農和產業(yè)效益。
行走在各個種質資源庫(圃),育種工作者們年復一年的付出讓人印象深刻。“拿梅樹來說,從授粉,到采種播種,再到選擇優(yōu)株去繁育,跨度達10多年。”高志紅說。不少專家坦言,從種質資源轉化為好品種、好產業(yè),需要幾代人的共同努力。
一方物產,興一方產業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,新收集的農作物種質資源中已有430份申請成為國家地理標志產品,超過6000份農作物種質資源得到開發(fā)利用,推動各地“土特產”發(fā)展壯大。“種質資源普查結束后,工作重心逐步轉向種質資源精準鑒定和利用。”農業(yè)農村部種業(yè)管理司資源管理處處長吳凱鋒說,目前我國已制定統(tǒng)一鑒定技術規(guī)劃,組建了由800多名核心專業(yè)人才、73個國家?guī)欤ㄆ裕?07家優(yōu)勢科研院校和30家企業(yè)組成的農作物精準鑒定隊伍,構建了央地協(xié)作新機制,鼓勵各地持續(xù)推進特色資源高效開發(fā)利用。