中国作物遗传资源的多样性

 

郑殿升

(中国农业科学院作物品种资源研究所,北京 100081)

 

提要 中国作物遗传资源异常丰富,全国编入作物遗传资源目录的已达35万份以上,这些资源具有丰富的多样性,主要表现在作物种类繁多,类型多样和野生近缘植物丰富。据统计,我国的主要作物种类有600多种,其中起源于本国的约300种。经过漫长的自然和人工选择,形成了多种多样的类型,如稻种资源有两个亚种,50个变种和962个变型,仅普通小麦的变种已达127个,居世界第3位。与此同时,还具有丰富多样的作物野生种质资源。

关键词 中国 作物 遗传资源 多样性

 

我国幅员辽阔,地势复杂,气候多样,加之农业历史悠久,耕作制度繁多。因此,作物遗传资源异常丰富,目前我国已编入作物遗传资源目录的资源数量为35万份以上,其中栽培品种33万份,占总数的95%。在栽培品种中,农家(地方)品种约占85%,但是各种作物差别较大,一般说来大宗作物的地方品种所占比例较小宗作物的少,例如,小麦地方品种为1.4万份,稻约4.7万份,大豆为2.1万份,分别占54%、77%和75%;而食用豆类、燕麦、荞麦、芝麻、油菜(白菜型和芥菜型)、大白菜、小白菜、萝卜、黄瓜、茶、桑和多种果树的遗传资源则以地方品种为绝大多数。按作物大类划分,粮食作物24万份,经济作物7万份,果树作物1万份,蔬菜作物3万份,牧草和其它0.3万份。这些作物遗传资源具有丰富的多样性,主要表现在作物种类繁多,类型多样,野生近缘植物丰富,现分述如下。

 

1 种类繁多

我国作物的种类非常多,当今全国栽培的主要作物种类有600多种,其中粮食作物30多种,经济作物约70种,果树作物约140种,蔬菜作物110多种,牧草约50种,花卉130余种,绿肥约20种,药用植物50余种[1]。现将它们列于表1。

我国的作物种类很多,它们有的是起源于我国,有的是从国外传入。初生起源于本国的为多数,并且一些引进作物经在我国长期栽培,已形成了许多独特的种或类型即次生起源于我国。苏联的Н.И.Вавилов根据他的作物起源理论,认为中国是农业和栽培植物的重要起源地之一,特别是中国西部和中部山区及其毗邻低地,估计起源于中国的栽培植物有200种。美国的H.V.Harlan(1971)将全世界分为三个独立的农业起源系统,中国为其中之一。他提到的419种重要栽培植物中,仅起源于中国北方的就有64种。我国俞德浚(1979)在《中国果树分类学》一书中指出,起源于中国的栽培植物有谷类、竹类、薯类、蔬菜、果树、糖料、纤维、染料等共170多种。卜慕华(1981)汇集了我国栽培的重要作物名单,共计308种(不包括牧草,非栽培或次要药用植物,次要经济和观赏植物及一般林木),其中第一部分为我国史前或土生栽培植物237种。另外,我国科学家还提出55种起源于本国。综上所述,我国的栽培植物中,有近300种起源于本国,占主要栽培植物的50%。

 

2 类型多样

中国的主要作物经过漫长的自然和人工选择,形成了多种多样的类型,现仅以稻、小麦、玉米、大豆、棉花为例概述如下。

稻:一般分为两大类即粳稻和籼稻。每类中按需水量不同分为水稻和陆稻;因对光照长短反应不同分为早、中、晚季稻;根据米质有异分为粘稻和糯稻[2]。近年我国稻种资源专家对全国30个省(市、区)的38001份地方品种进行了分类,划分为籼、粳两个亚种,亚种下分为50个变种和962个变型[3]

我国稻种资源中有许多品种具有珍贵性状,如云贵高原和东北地区的品种小秀谷、麻谷、花糯、一早籼、合江3号和合江13等,耐寒性很强;珠江三角洲的白粳等耐热性很好;广东高田的金山粘13号很耐涝,分蘖期经淹没一周,水退后仍能回青生长;有些品种耐盐性很强,如珠江三角洲的咸汶,粤西的咸潮、茅禾,渤海区的二白芒等;广东品种红脚三稗耐酸性很好;深水稻能生长在深水中,茎随水涨而伸长;千粒重50g以上的品种有湖北的三颗寸;云南的三旁斗七十罗、公居73和班利1号等,每穗粒数超过300粒,高者可达500粒。另外有不少品种品质极好,如米质适口的软米,一家煮饭百家香的香禾,米色润泽味道鲜美的丝苗,用为补品的鸡血糯等;抗稻瘟病品种有红脚占、砦糖、赤块矮选、中系7604、早籼龙13、温选10号、旱紫糯、毫补卡,等等。另外,还有大批抗白叶枯病、纹枯病、病毒病的品种[4]。特别应该提及的是我国发现的野败不育系和光感不育系,使中国的三系杂交稻和两系杂交稻取得了突破性进展,大幅度提高了水稻产量,走在世界的前列。

小麦:中国的小麦遗传资源共4.5万份,包括有24个种,其中云南小麦、新疆小麦和西藏半野生小麦是我国特有的。中国的普通小麦类型非常多,共有127个变种,居世界第三位[1]。中国的普通小麦具有4个特点即第一早熟性,北方冬麦区多数品种比欧洲的早熟5—10天,比美国的早熟5天左右。第二多粒性,特别是圆颖多花和拟密穗类型,每小穗结实5粒左右,每穗结实70粒左右,多者可达百粒以上。第三高度适应性,一些冬麦品种在冬季无雪覆盖条件下,能耐-20℃的低温;有些品种遇降水量很少的年份,仍能保持令人满意的产量。有的品种具有耐湿性、耐盐碱性、耐酸性。还有耐风吹不易落粒的品种,闭颖授粉的气死雾类型。另外,有一大批抗病品种,如抗白粉病的地方品种小白冬麦、山疙瘩、白蚰蜒条和红 芒等,它们的抗谱较广,并且与已知抗白粉病基因不同;抗赤霉病的地方品种有漂阳望水白、温州红和尚,育成品种有苏麦3号、荆州1号、望麦15等;抗锈病的地方品种如莱阳秋、瞎八斗、黑头麦等;对黄矮病具有抗性的品种有白玉麦、长农601,等等。第四高亲和性,具有高亲和性的品种易与黑麦、山羊草、大麦等近缘属植物杂交成功,这种高亲性是受kr基因所控制。世界公认中国的小麦地方品种中具有高亲和性的品种多,它们主要分布在四川、陕西、甘肃、河南等地区,这些品种是将小麦近缘植物的有益基因导入小麦的宝贵遗传材料。另外,中国小麦遗传资源还有一些稀有类型,如太谷核不育小麦,它的

不育性是受显性单基因(Tal)控制;小麦单体系统有京红1号、阿勃、中7902、扬麦1号、北京10号等单体系统;三粒小麦是一种独特类型,它的每朵小花中着生三粒并蒂的种子;世界上罕见的无芒波兰小麦品种若羌古麦;株高80cm的(比一般的矮40cm以上)圆锥小麦品种矮蓝麦。

玉米:中国的玉米遗传资源约1.6万份,按类型(或亚种)分类,主要是硬粒型和马齿型,据统计硬粒型品种占60%,马齿型品种占12.7%。其次是我国特有的糯质型。另外是甜质型、爆裂型和粉质型及有稃型。按种族分类,我国的玉米有5个种族即北方马齿种族、硬粒和马齿种族间杂交的衍生种族、北方八行硬粒种族、宽扁穗玉米和南方糯玉米。由于生育期长短不同,我国的玉米又有早、中、晚三种类型。其中早熟玉米植株较矮,一般有14—17片叶,子粒较小;中熟玉米植株形状介于早、晚熟类型;晚熟玉米植株高大,有21—25片叶,子粒大,产量高。我国玉米遗传资源中特异资源和稀有资源很多,高营养品质的如甜玉米,高赖氨酸玉米,高油玉米,高蛋白玉米和糯玉米等。多穗品种每株长4—5个茎秆,每茎秆结穗2—3个,如山东省菏泽地区的紫多穗、山西省的太穗枝1号等。多粒行品种如晋单3号、鸭子嘴、双头白等,它们的果穗粒行数达18—30行。矮秆玉米品种的株高在180cm以下,穗位高度60cm,如云南的下达姆、湖北的野鸡啄等。粒行极少的品种是云南的四路糯,它的果穗仅有4行子粒,这是世界独有的[1]

大豆:我国是大豆的故乡,栽培历史悠久,因此类型十分丰富。我国大豆专家根据大豆农艺学和形态学,将中国栽培大豆品种初步划分为7个型,480个群。根据播种期可分为北方春大豆,黄淮夏大豆,黄淮春大豆,长江夏大豆,长江春大豆,南方春大豆,秋大豆和冬大豆。按生育期生态类型分为极早熟、早熟、中早熟、中熟、中迟熟、迟熟和极迟熟。以种皮色和子叶色可分为黄豆型(黄种皮,黄子叶),青豆型(种皮绿色,子叶又有黄色和绿色之别),黑豆型(种皮黑色,子叶又分黄色和青色),褐豆型(种皮褐色,子叶多数为黄色,极少数为青色),双色豆型(种皮底色有黄、绿和褐色,其上的斑纹有黑色和褐色)。中国大豆的种脐色也很多,有黄、淡褐、褐、深褐、蓝、黑等色。植株形态有直立型、半直立型、蔓生型和半蔓生型。结荚习性分为有限型、无限型和亚有限型。子粒的形状也较多,如圆、椭圆、扁圆、扁椭圆、长椭圆、肾状、卵圆、长圆、长扁圆形等。从大豆的用途可分为油用、蛋白、饲用、蔬菜用和药用类型。

棉花:目前中国拥有棉花遗传资源6300份,分属亚洲棉、海岛棉、陆地棉和非洲棉(草棉)。这些棉花遗传资源按生态特性可分为3种生态型即热带气候生态型、亚热带气候生态型和温带气候生态型。按棉絮颜色分有白、紫、青、棕、绿、黄等色。种子也有黑、白、青色之别。根据农艺学、形态学和生物学特点,亚洲棉可分为3个生态型和40个形态型,非洲棉分为2个形态型,海岛棉分为4个形态型,陆地棉有20多个类型。现将陆地棉的类型概述如下:(1)早熟类,生育期120天以下,(2)中早熟类,生育期121—130天,(3)中熟类,生育期131—145天,(4)晚熟类,生育期146天以上,(5)大铃类,铃重6.5g以上,(6)长绒类,纤维长34.5mm以上,(7)高衣分类,衣分为42%以上,(8)短果枝类,(9)高强度纤维类,纤维强度为4.5g以上,(10)抗枯萎病类,(11)抗黄萎病类,(12)抗苗期根病类,(13)

抗棉铃虫类,(14)低棉酚类,(15)无蜜腺类,(16)低棉酚无蜜腺类,(17)抗风暴类,(18)抗寒类,(19)多毛类,(20)适于机械收花类等[1]。 3 野生近缘植物丰富

中国的作物不仅种类和类型多,而且具有野生种和野生近缘植物的亦多,据统计已收集和保存的野生作物种质资源约2万份,其中属粮食作物的1万多份,油料作物的0.64万份,果树、桑树和茶树的0.2万份,麻类、甘蔗和牧草等的0.15万份左右。其中粮食作物有野生稻3种(普通、疣粒、药用)及假稻,西藏半野生小麦和小麦近缘野生植物山羊草、鹅观草、披碱草、赖草、冰草等11种,野生大麦有二棱和六棱的(内蒙古大麦是栽培大麦的祖先),玉米野生近缘植物薏苡,粟野生近缘植物狗尾草,野生荞麦有多年生甜荞和苦荞、一年生甜荞和苦荞,野黍是黍的近缘植物,还有野豇豆,野小豆,野绿豆,野生苋(刺苋、凹头苋、反枝苋等),半野生状态的杖藜和红蓼等。油料作物有野生大豆(紫花、白花),野油菜,野油茶,野苏子等。纤维作物有野苎麻8种,如白叶种苎麻、绿叶种苎麻、悬铃叶苎麻,野黄麻有长果种、圆果种和假黄麻,野生大麻,野生亚麻有宿根亚麻、垂果亚麻、野生亚麻等。甘蔗野生近缘植物有割手密、斑茅、河八王和金猫尾等。茶树共有37个种,其中仅有1/3的物种驯化出栽培品种。桑树有15个种,多数是野生桑,其中白桑和鲁桑分布最广,栽培的较多。蔬菜作物的野生种有韭菜的8个野生种,如卵叶韭、太白韭、粗根韭、青甘韭、蒙古韭;野生葱有阿尔泰葱、野葱和 葱;大蒜的野生近缘植物种是野生天蒜、小山蒜、新疆蒜、星花蒜、多籽蒜;薤白多为野生分布;还有野草石蚕、卷丹百合、野萱草、野脚板薯、野芋、野香椿、毛竹笋、野胡萝卜;野生水生蔬菜种有野水芹、野菱、野荸荠、野慈姑等。调料作物有野花椒、野胡椒(山胡椒)、野八角、野薄荷、鱼香菜。中国的野生果树资源更为丰富,苹果属野生种有山荆子、揪子、新疆野海棠、湖北海棠、河南海棠、新疆野苹果、野林檎;梨的野生种有杜梨、褐梨、豆梨、秋子梨;山楂野生种已上集保存12个种,多数处于未开发利用状态;野生桃有山桃、甘肃桃和光核桃;枣的野生种有10种,葡萄野生种20多个,柿树有50多个野生种,猕猴桃有57个种全部为野生,新疆和西藏都有野生核桃林;另外,杏、樱桃、板栗、榛、柑桔、荔枝、枇杷、龙眼都有野生种。还有野生香料、淀粉、花卉、药用植物和牧草数百种。由于中国具有悠久的农业历史,因此在作物野生种中有一批古老的资源材料,如树龄达3000年的银杏树,1000年的酸枣树、核桃树和茶树,1200年的荔枝树,1100年的光核桃,1600年的桑树,200—300年的石榴、葡萄、梨、柿子、柑桔、梅树,等等。古老的花木有树龄1700年的汉桂,500年的古腊梅树和杜鹃花树。

中国还具有很多有重要价值的野生植物资源,如可食用的野菜至少有400—500种,油脂植物300多种,淀粉和糖料植物200种以上,香料植物约200种。另外,先后发现不少含有抗癌物质、新抗生素、激素等的植物种。

 

Diversity of Crop Genetic Resources in China

Zheng Diansheng

(Institute of Crop Germplasm Resources, Chinese Academy of Agricultural Sciences)

Abstract There are very abundant crop genetic resources in China, more than 350,000 accessions of crop genetic resources have already been catalogued all over the country. These resources have rich diversity which is characterized by the numrous kinds of crops, multi-types in each crop and abundant wild relative plants. According to statistics, there are more than 600 main crops used in China, among which about 300 crops originated in China. The natural and artificial selection of these crops has resulted in lots of different types. For example, there are 2 subspecies, 50 varieties and 962 forma of rice in China; Only common wheat in China has 127 varieties which reside the third position in the world. Moreover, there are abundant wild relatives of crop germplasm resources.

Key Words China Crop Genetic Resources Diversity