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开启农业种质资源保护新篇章

2020-03-28策划本刊编辑部张婷婷

电脑迷 2020年3期
关键词:种质资源农业

策划/本刊编辑部 文/本刊记者 张婷婷

“2月5日,新华社受权发布了2020年的中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》(以下简称“中央一号文件”)。文件指出,在强化科技支撑作用方面,要加强农业关键核心技术攻关,部署一批重大科技项目,抢占科技制高点;加强农业生物技术研发,大力实施种业自主创新工程,实施国家农业种质资源保护利用工程,推进南繁科研育种基地建设。这是中央一号文件首次提出“实施国家农业种质资源保护利用工程”,表明国家越来越重视农业生物技术的基础研究,促使种质资源发展迎来“加速度”。

农业种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。近年来,我国农业种质资源保护与利用工作取得积极成效,但仍存在丧失风险加大、保护责任主体不清、开发利用不足等问题。为加强农业种质资源保护与利用工作,国务院印发了《国务院办公厅关于加强农业种质资源保护与利用的意见》(简称《意见》)。《意见》提出,力争到2035年,建成系统完整、科学高效的农业种质资源保护与利用体系,资源保存总量位居世界前列,珍稀、濒危、特有资源得到有效收集和保护,资源深度鉴定评价和综合开发利用水平显著提升,资源创新利用达到国际先进水平。

种质资源是农业的创新“芯片”

万物种为先,种业是保障国家粮食安全和主要农产品有效供给的重要基础,种质资源则是基础中的基础,现代种业发展、农业科技原始创新都离不开种质资源,种质资源已被世界各国及有关国际组织公认为国家的重要战略资源。

种质资源又称遗传资源,种质是指生物体亲代传递给子代的遗传物质,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,都属于种质资源的范围。

作物、畜禽、水产、农业微生物等农业种质资源是新品种选育的基础,是遗传信息由上一代传给下一代的载体,是人类生存不可或缺的重要资源之一。我国农业历史悠久,种质资源极为丰富,这些资源是我国乃至世界最为重要的农业遗产。新中国成立以来,农业种质资源有效开发利用,农业品种不断推陈出新,农业科技持续进步,粮食单产屡创新高。农业种质资源的作用主要体现在三个方面:一是保障国家粮食安全的基础作用。我国粮食单产较1949年净增4.6倍,畜禽、水产品产量长期居世界首位,主要得益于品种的持续更新换代,而突破性品种成功培育与推广,无不来源于优异种质资源的挖掘利用。二是农业科技创新的源头作用。纵观国内外农业史,每次绿色革命的突破,都源于种质资源的发掘利用。我国梅山猪等地方品种为全球生猪繁殖性能的整体提高作出了重大贡献,文昌鸡、清远麻鸡等地方品种的挖掘利用,则孕育了我国独特的黄羽肉鸡产业。目前,良种在我国农业增产中的贡献率超过45%。三是传承中华农耕文明的载体作用。人类社会发展史也是一部农耕文明的传承史。中华民族发现、驯化、培育了大量的农业种质资源,这些有生命的、活态的、可延续的种质资源,在传承中华农耕文明、推动人类社会发展过程中发挥了不可替代的作用。

种质资源保护与利用取得成效

党的十八大以来,我国农业种质资源保护与利用工作取得了积极成效。

在作物种质资源方面,我国作物种质资源研究工作始于20世纪50年代,确立了“广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用”的基本原则,建立了以长期库为核心、复份库与10座中期库和43个种质圃为支撑、206个原生境保护区(点)为补充、种质资源信息网络为基础的国家农作物种质资源保护体系。先后开展了三次全国性农作物种质资源征集及调查收集,目前,第三次全国农作物种质资源普查与收集行动正在进行中,今年可完成31个省(区、市)的全面启动。系统研制了农作物种质资源性状描述规范和数据质量控制规范,基本实现了农作物种质资源工作的标准化、规范化和全程质量控制,保存作物资源总量达到51万余份,位居世界第二位。开展了大规模的作物种质资源鉴定评价工作,对30%以上的库存资源进行了抗病虫、抗逆和品质特性评价,并率先开展了种质资源的表型与基因型规模化精准鉴定研究,筛选出一批高产、优质和抗逆性强的种质资源。在全基因组水平上对水稻、棉花、芸薹属作物、桃、柑橘、苹果、枇杷等农作物的起源、驯化、传播等进行了分析,获得了一些新认识。建立了规模化创制遗传稳定、目标性状突出、综合性状优良新种质的技术体系,在国际上率先获得了小麦与新麦草属、冰草属和旱麦草属间杂种及其创新种质,并首次育成携带冰草属P基因组优异基因的“普冰系列”小麦新品种,实现了种质资源为产业整体健康发展提供核心亲本材料的目标。构建了种质资源展示和共享平台。据不完全统计,年均分发农作物优异种质资源8.1万份次,年均信息共享服务30万人次,有力支撑了新品种选育和推广;支撑在Nature、Science、Cell等刊物上发表一批重要论文,支撑一批国家自然科学、技术发明和科技进步三大奖,为保障国家粮食安全和科技进步做出了重要贡献。

在畜禽种质资源方面,我国先后开展了两次全国性大规模的畜禽种质资源普查,鉴定、收集了560多个畜禽地方品种,挽救了矮脚鸡等288个濒危、重要的地方资源,建立了199个国家级保种场、保护区和基因库,形成了场区库相结合的畜禽种质资源保护体系。国家基因库保存10多个畜种、330多个品种遗传材料82万多份,位居世界第二,并突破了多项遗传材料冷冻保存技术,成功恢复了延边牛等一批濒危或灭绝地方资源。超过50%的地方资源得到初步产业化开发,培育了一批突破性高繁、优质和抗逆的畜禽新品种配套系;为畜禽种业创新和基础研究提供了有力支撑。

在水产种质资源方面,自20世纪80年代起,先后开展了四次大规模的水产种质资源收集保护研究,基本查明我国分布有鱼类3 685种、虾蟹类2 351种、贝类3 914种、藻类7 002种、棘皮动物245种、两栖类250种的种质资源。建立了非原生境与原生境保护相结合的保护框架,非原生境保护体系由31个遗传育种中心、84家国家级水产原良种场、820家地方级水产原良种场和35家种质资源保存分中心组成;原生境保护体系主体为覆盖全国29个省(区、市)的535处国家级水产种质资源保护区,为400多种水产生物的产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道等关键栖息场地提供了保护。同时,保存了大量重要水产养殖种类的细胞、组织和活体等实物资源,为开展水产种质资源保护和品种选育打下了基础。鲤、鲫、草鱼、虾、贝类等功能基因的研究处于国际领先水平,生长、品质、抗病、抗逆、性别等重要性状鉴定研究进展显著,应用全基因组选择育成“蓬莱红2号”栉孔扇贝新品种,使水产全基因组选择育种研究走在国际前列。

在农业微生物种质资源方面,已初步形成了以综合型的国家级专业农业微生物种质资源保藏机构——中国农业微生物菌种保藏管理中心为主体,以根瘤菌、乳酸菌、芽孢杆菌、菌根菌、厌氧菌、农药降解、食用菌等特色农业微生物种质资源库为互补支撑的种质资源保护框架体系。中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏各类农业微生物种质资源16 872株,由中国农业微生物菌种保藏管理中心牵头、联合国内各领域国家级菌种保藏中心组建的国家菌种资源库库藏资源总量达23万余株,备份320余万份,其中可对外共享数量达15万余株,分属于2 484个属,13 373个种,资源拥有量位居全球微生物资源保藏机构首位。菌种库平均每年为高等院校、科研院所、企业、政府部门、军事国防部门、个人等用户提供5万余株次的菌种实物共享服务以及1万余项次的技术服务,服务用户近万家次,支撑了我国生物产业的发展和生物科研的进步。

种质资源保护面临严峻挑战

我国虽然是种质资源大国,但还不是种质资源强国,尤其是近年来,受内外部环境变化的叠加影响,我国农业种质资源保护与利用工作仍面临着严峻挑战,加强保护与利用的紧迫性越来越强烈。

一是特有种质资源丧失现象十分严重。随着工业化、城镇化、现代化进程加快,地方品种和野生种生存空间越来越受到挤压,保护难度不断加大。据统计,中国1 443种内陆鱼类中,已灭绝3种、区域灭绝1种、极危65种、濒危101种、易危129种、近危101种。农业微生物资源尚未开展全国性的、系统持续的资源调查工作,微生物遗传资源量、物种多样性以及资源变化状况等基础资料匮乏,家底不清,实施抢救性收集保护迫在眉睫。

二是农业种质资源保护设施不完善、容量不足。部分畜禽、水产遗传资源还没有建立保种场、保护区,缺乏区域性种质库和复份库,现有保存体系存在较大的系统性风险;微生物资源至今尚未建立综合性长期备份库设施。加快健全保护设施设备体系已是当务之急。

三是种质资源表型鉴定与深度挖掘的前瞻性、针对性、精准性不强。专业化、智能化和标准化仪器设备缺乏,不利于种质资源的鉴定和评价,影响新品种的选育与改良进度,地方品种资源产业化开发利用滞后,产品种类单一,市场竞争力弱。如农作物种质资源开展精准鉴定和全基因组水平深度鉴定的仅占10%左右。迫切需要建立全国统筹、分工协作的农业种质资源鉴定评价体系,系统开展种质资源表型与基因型精准鉴定评价。

四是缺乏科学的农业种质资源绩效考核和人才评价机制,队伍不稳,高水平人才匮乏。现行科研考核机制、科研成果转化分配机制不健全、不完善,降低了科研工作者交流与共享种质资源的意愿,保护种质资源工作积极性不高。

开展系统收集保护

开展农业种质资源(主要包括作物、畜禽、水产、农业微生物种质资源)全面普查、系统调查与抢救性收集工作,加快查清农业种质资源家底,全面完成第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,加大珍稀、濒危、特有资源与特色地方品种收集力度,确保资源不丧失。2015年,我国启动了第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,自普查工作启动后,新收集资源4万多份,长期保存种质资源数量突破50万份,有效丰富了我国种质资源战略储备。同时,发掘开发了一批具有显著地域特色和重要价值的优异种质,例如,广西龙胜县流传千年的“地灵红糯”,四川米易县傈僳族历代种植的“梯田红米”,陕西石泉发现的抗病性极强的“石泉阳荷姜”等,在打造地方特色产业与品牌农业,助力乡村振兴与产业扶贫等方面发挥了重要作用。

加强农业种质资源国际交流

要积极推动与农业种质资源富集的国家和地区合作,以作物起源中心和多样性中心为重点,优先引进我国缺乏的物种、野生近缘种、遗传分析工具材料等新种质以及核心种质。通过联合考察、技术交流,建立联合实验室等方式,共享研究成果和利益,加大优异资源引进和交换力度。同时要对引进的农业种质资源定期开展检疫性病虫害分类分级风险评估,加强种质资源安全管理。推动加入《粮食与农业植物遗传资源国际条约》,营造种质资源国际合作与交流良好环境。

随着经济全球化的发展和农业科技的进步,种业发展也在提速,世界各国和各地区的种子公司仅仅依靠自己手中的种质资源,开发培育各种农作物新品种的速度已经无法满足市场发展的需要,因此种质资源的交换和共享就显得比以往更加重要。

以甘肃为例,甘肃是传统农业省份,虽在节水灌溉等方面拥有一定的技术优势,但缺乏精细化的农业发展模式和管理模式。基于上述情况,甘肃农科院提出以引智工作为突破点的国际合作思路,探索人才引进与派出的新渠道、新机制,寻求当地科技骨干人员“学知识、增学识、长见识”。2011年以来,甘肃农科院已引进国外专家77人次,引进30多项国外先进农业技术,已引进超1.7万份国外农作物种质资源。

甘肃农科院科技合作交流处处长郭天文举例说,甘肃在小麦条锈病抗源材料、旱作农业农机农艺融合技术、以色列水肥一体化等成果转化效果明显,其示范面积累计超过143万hm2。

甘肃地处西北内陆,信息相对闭塞,大多科研人员通过互联网了解农业技术发展,存在滞后性。但随着对外交流频率明显增加,先进科学技术和成果陆续引入甘肃,一定程度上解决了“地域之困”。

完善农业种质资源分类分级保护名录

种质资源库又称基因库,是利用仪器设备控制贮藏环境,长期贮存作物种质的仓库。当某一物种消失时,也就代表这一种质资源的消失,为了避免这种情况,保证自然生态系统的多样性,种质资源库的建设就显得尤为的重要。利用种质资源库发掘和收集各种农作物品种种子,科学地加以贮藏,使种质在几十年、甚至数百年之后仍具有原有的遗传特性和很高的发芽力,这对于品种改良,培育高产、优质、抗逆性强的新品种,并为生物学的理论研究提供丰富的种质和研究材料具有重要意义。因此要开展农业种质资源中长期安全保存,统筹布局种质资源长期库、复份库、中期库,分类布局保种场、保护区、种质圃,分区布局综合性、专业性基因库,实行农业种质资源活体原位保护与异地集中保存。同时加强种质资源活力与遗传完整性监测,及时繁殖与更新复壮,强化新技术应用。新建、改扩建一批农业种质资源库(场、区、圃),加快国家作物种质长期库新库、国家海洋渔业生物种质资源库建设,启动国家畜禽基因库建设。

组织开展农业种质资源登记

目前,我国还有大量的农业种质资源分散在企业、科研院所、高等院校、社会组织和个人手中,由于缺乏全国统一的种质资源登记和身份信息管理系统,带来了不少问题。一是资源家底不清。谁有什么资源、总量有多少不清楚。二是种质资源保护与利用效率不高。一些资源重复保存,交流不畅,浪费人力、物力、财力,一些优异种质“深藏闺中”,得不到有效保护和充分共享利用。三是新创制优异种质信息不明。无法有效保护创制人合法权益,不利于激发种质资源创新的原动力。为了解决这些问题,需要从以下几方面着手。

制定登记实施方案。《意见》指出,农业农村部将在深入调研、广泛征求意见基础上,统筹制定全国统一的农业种质资源登记实施方案,明确登记主体、登记范围、登记内容、登记流程、主要举措以及监督管理等。国家和省级农业农村主管部门根据实施方案要求,分类分层次科学确定农业种质资源保护单位。农业种质资源登记工作优先从确定的保护单位展开,再逐步向科研院所、高等院校、企业、社会组织和个人等延伸。

编制登记标准规范。组织编制农业种质资源登记标准总则,并根据作物、畜禽、水产、农业微生物种质资源等不同类型资源的特点,分物种编制登记技术规范,统分结合,保障登记工作的科学性、规范性。

构建登记信息系统。研发农业种质资源登记信息系统,构建全国统一的农业种质资源大数据平台,实现登记用户注册、资源身份信息登记填报、资源身份信息查询和统计分析、登记资源发布共享等功能的数字化、信息化。

鼓励创新与共享利用。支持企业、科研院所及其他社会组织等登记其保存的农业种质资源,并开展有条件共享和服务,鼓励农业种质资源保护单位开展资源创新和技术服务,国家将建立农业种质资源共享利用交易平台,通过健全创新种质权益保护机制与身份信息追溯机制、加强权益保护和侵权监管等举措,支持创新种质上市公开交易、作价到企业投资入股,激发种质资源保护与创新活力。

完善政策支持强化基础保障

加强对农业种质资源保护工作的政策扶持。中央和地方有关部门可按规定通过现有资金渠道,统筹支持农业种质资源保护工作。地方政府在编制国土空间规划时,要合理安排新建、改扩建农业种质资源库(场、区、圃)用地,科学设置畜禽种质资源疫病防控缓冲区,不能擅自、超范围将畜禽、水产保种场划入禁养区,如果需要占用农业种质资源库(场、区、圃)的,需经原设立机关批准。此外,我国提出了现代种业提升工程、国家重点研发计划、国家科技重大专项等,进一步加大了对农业种质资源保护工作的支持力度。

健全财政支持的种质资源与信息汇交机制。针对种质资源保护科技人员待遇低等问题,应按照相关规定合理提高科技人员待遇。并且要健全农业科技人才分类评价制度,对种质资源保护科技人员实行同行评价,收集保护、鉴定评价、分发共享等基础性工作可作为职称评定的依据。科研院所、高等院校可建设与农业种质资源相关的学科,为保护种质资源培养后备人才。

促进全社会共同保护

农业种质资源保护是一项系统工程,涉及部门多、主体多,需要全社会力量广泛参与和支持。很多古老的地方品种、特色资源都是在老百姓家的房前屋后、田间地头和深山老林里得以保护和延续。一些地方品种的濒危、珍稀程度不亚于大熊猫。让更多的农民、社会组织都参与到资源保护工作中很有必要,要从以下四个方面做好种质资源保护工作。

提高公众认知。相关部门应该大力开展科普宣传与科学教育,充分利用网络、报刊、电视、广播等媒体,通过系列科教片、报刊、杂志、科普读物等方式,开展视频展演和讲座宣贯等活动,引导社会团体和基层群众关心、支持、参与到农业种质资源保护工作中。

鼓励公众参与。在农业种质资源普查与收集过程中,同步开展相关传统知识调查、搜集、整理与保护,鼓励企业、社会组织承担农业种质资源保护任务,并鼓励支持个人、社会组织、企业等登记其保存的农业种质资源,对国家资源库(场、区、圃)没有收集保存的资源,颁发鉴定证书,形成资源大保护的良好氛围。同时,加快建立农业种质资源保护表彰奖励机制,对作出突出贡献的单位和个人给予表彰奖励,激发参与资源保护的积极性和主动性。

完善市场机制。加快国家农业种质资源共享利用交易平台建设,完善资源登记、交流共享、产业化开发有机衔接的利益联结机制和市场化运行机制,实现以用促保,增加参与资源保护和利用的获得感。种质资源数据库作为一种网络化载体的信息资源,已成为各级物种研究单位资源的重要组成部分。尽管我国已经建立了一批种质资源库和种质资源网,但仍然存在种质资源重复收集或收集不全、资源共享数量和质量较低等问题。对此,要加快农业种质资源共享利用交易平台建设,细分农作物、林木、水产等种质资源数据库,通过网络平台发布种质资源信息,提供资源数据检索查询服务,推进种质资源信息共享,满足动植物育种、基础研究等对农业种质资源的需求,提高资源的利用效率。

挖掘资源文化。围绕乡村振兴等国家重大战略,探索公众参与农业种质资源保护与利用的新模式。鼓励具有典型民族传统文化特征的农业种质资源,依法申请商标、地理标志产品保护和重要农业文化遗产等,实现农业种质资源在持续利用中得到更好保护。当某个产品贴上了特定的地理标志,那么它就会和特定的地理和人文因素联系起来,是该产品质量和品质最有力的证明,从而使产品具有其他同类产品所不具备的独特优势。这种优势在市场经济条件下直接表现为贴有地理标志的产品的价格要远远超出其他同类产品的价格。例如著名的蓝山咖啡,这种产自牙买加的咖啡以独特的品质和声誉造就了其远高于其他同类产品的价格,每500 g的售价高达40欧元,是普通咖啡的5~10倍。因此,各地应该积极挖掘特色资源,树立品牌意识,获取更高的附加值。

我国种类多、分布广的种质资源,不仅为我们提供了更多粮棉油、肉蛋奶等优质农产品,让14亿人的口腹之欲更好得到满足,而且创造了良好的生态环境,成为了人类繁衍发展最基本的物质基础。在日益激烈的全球竞争中,保护种质资源,更是保障一个国家抵御风险与损失的能力。守护好种质资源这份珍贵的“家底”,不仅是管理部门的职责,更需要你我他的共同努力。

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