抢救种质资源 保护生物多样性

 

王天云 黄亨履

(中国农科院品资所,北京,100081)

 

提 要 当前,开发猛进,旱漠化趋剧,全球每8种植物中就有一种面临着灭绝的威胁。物种的丧失对生态安全的破坏是致命的。美国、前苏联、日本等发达国家多年来通过各种手段加强种质资源考察收集,从而成为今天的世界资源大国。我国建国以来,采用群众性收集、补充征集、重点作物考察和重点地区考察等方法,已收集各种作物种质资源35万份,但我国的中西部边远山区仍有大量资源亟待抢救收集和发掘利用。为了继续使这一重要基础性工作持续发展,本文针对近期目标、管理体制,队伍建设及鉴定利用网络建设等提出了建议。

关键词 种质资源 生物多样性 考察收集 保护利用

1 对种质资源的科学估价

据报道,全球约有27万种维管束植物,但它的12.5%,即约3.4万种受到严重的灭绝威胁,也就是说,每8种植物中就有一种面临这种处境。这是一个令人震惊和忧虑的数字,不仅是数字大,而且意味着人类赖以生存的植物资源陷入了生存危机。

我国拥有维管束植物3万多种,占世界第三位,位居北半球之首,其中有17300多个特有种。据估计,受到灭绝威胁的种,大约在4000—5000种,占总数的12.4—15.5%,与全球的数字相近。

大自然创造了五彩缤纷的世界,在长期繁衍、进化和生存竞争中保留下来的物种,绝不是可有可无的,它们之间组成了一条有机的生命链,其中每一个环节的破坏都将会极大地影响到其他环节的生存,影响到整个自然界的和谐与平衡。

物种的灭绝不仅意味着一个物种的消失,更重要的是这些物种所携带的遗传基因也随之消失。当一个物种的个体数量大幅度减少后,其遗传多样性也就大量丧失。物种的生存能力与其遗传多样性成正比,物种急剧减少的结果,会导致各个生态系统的脆弱。人类也是生物界生命链中的一环,每一次平衡被打破,每一个生态系统遭破坏,大自然满足人类需求的能力就会大打折扣,人类就不可避免遭受一个又一个灾难的打击。

生物多样性的最大价值在于为人类提供一个适应当地和全球变化的机会,它的未知潜力是为人类的生存和发展展示不可估量的美好前景。

从生态安全的角度看,生物群落是重要的“基因库”,是构成生态安全的最重要的物质基础,生物物种的丧失对生态安全的破坏将是致命的,无法挽回的。

作物种质资源是生物多样性的重要组成部分,是地球上极为重要的财富,更是人类赖以生存和发展的物质基础。作物种质资源多样性不仅为人类的衣食提供了原料,为人类健康提供营养品和药品,而且为人类生存提供良好的生态环境。并为选育人类所需要的各种作物新品种,开展生物技术研究提供取之不尽的基因来源。

 

2 世界高度重视抢救种质资源

为了维护生态安全,改善生态环境质量,世界各国和国际组织对抢救濒危种质资源。保护生物多样性高度重视。

美国从1897—1970年的73年中,共派出考察队150次,其中到中国考察达20次。50年代在拉丁美洲收集各种类型玉米种质1800份;到阿根廷、巴西收集花生,到意大利、希腊、土耳其收集豌豆;70年代到非洲收集牧草、薯类;到土耳其、伊朗收集小麦和豆科作物。到1996年美国已收集各类作物种质资源达26.8万份入长期库保存,成为世界资源大国。

原苏联著名学者瓦维洛夫及其同事在20世纪20年代和30年代进行了200次考察,到达60多个国家,收集作物种质约15万份。60年代中到70年代又考察了50多个国家,收集到13万份材料。到目前为止,原苏联已收集种质资源35万多份。入库保存17.8万份。

日本自50年代以来共进行种质资源考察20余次。1954年开始对中东小麦及其近缘野生植物进行考察,已延续20余年,收集材料6400余份。日本农林省自70年代开始,赴意大利、匈牙利、印度考察水稻;赴尼泊尔、巴基斯坦考察小麦;赴非洲、土耳其、伊朗、南美考察饲料作物等,收集到大量原产当地的种质资源,现已入库保存14.6万份。

世界其它国家,如法国、瑞典、埃塞俄比亚以及国际植物遗传资源委员会也十分注意国外种质资源的考察收集。据统计,印度已入库保存14.4万份,韩国11.56万份,加拿大10万份。全世界合计已收集种子样品610万份(含重复)。

 

3 我国抢救种质资源成绩卓著

我国是世界上生物多样性最为丰富的国家之一。我国政府十分重视作物种质资源的收集工作,从20世纪50年代初开始,在农业部及各级政府领导下,在全国范围内进行了作物种质资源普遍征集工作,农业部两次向全国发布征集各主要农作物原始品种材料的通知,要求以县为单位,对各种农作物全面收集整理。历时4年,共征集到53种大田作物约20万份(含重复),蔬菜88种1.7万份样本(含重复)。文革中,收集停顿,保存资源也有损失。为了进一步抢救种质资源,1978年开始采取了补充征集、重点作物考察及重点地区考察三种收集形式。1979—1984年历时5年的补充征集,共收集到60种作物11万余份种质资源;同期进行的野生稻、野生大豆、玉米、蔬菜等重点作物的考察,收集到新种质1.5万余份。其中野生大豆共考察29个省、市、自治区,1020个县,收集标本和种子9000份(含种子5000份),分布上限达海拔2650M;野生稻考察已在广东、广西、海南、云南、江西、四川及福建等7个省(区)、139个县(市)发现有野生稻分布,收集种子或种茎近3800份。查清了普通、疣粒及药用三种野生稻在上述七省(区)的分布与生境。

重点地区种质资源考察收集,从1981年开始至今,作为国家科技攻关任务,先后考察了西藏、神农架、海南岛、大巴山及川西南、黔南桂西山区及赣南、粤北等山区。

1981—1984年西藏作物品种资源考察,收集到30多种作物的标本和种子14787份,其中活种质7700余份。在西藏首次发现有野生大豆、野谷子、粒用藜及野生薏苡等。在采集的野生大麦资源中,新变种达169个;收集的西藏小麦共分为143个变种,其中半野生小麦为24个变种。还有丰富多样的果树、蔬菜、茶、桑、麻等种质资源。

1986—1990年进行的神农架及海南岛作物种质资源考察,共收集活种质样本14448份,其中神农架9526份,海南岛4922份。发现了有稃玉米、光稃稻、长穗桑、鸡冠茶、无核荔枝、黄色辣椒、黄色木棉、野生水韭菜等一批稀有种质;挖掘出糯玉米、炸苞谷、无筋菜豆、黑糯稻、高山黄豆、陆稻等一批优良种质;挽救了狗尾粟、鸭脚粟、金黍、红小豆、蔓生大花生等濒危种质资源;查清了野荞、野豇豆、野小豆、野桑、野生茶、野生荔枝、野葱、萱草等野生种质在考察地区的分布。

1991—1995年重点地区作物种质资源考察,包括四川省的川东北及川西南、陕西、贵州、广西等4省(区),共搜集各类作物及其近缘野生植物种质资源活种质14689份(其中川陕8045份,黔桂为6644份),主要包括粮食作物6613份,油料作物1061份、蔬菜资源3680份、果树资源1765份,经济作物1189份,绿肥、饲料、蜜源等作物380份。在黔桂川陕等山区,小杂粮、食用豆类及果树蔬菜等种质类型十分丰富,显示了其多样性。此次发现的新分布种(亚种或新类型)有:金花茶、水生薏苡、长圆苎麻、野生大茶树(均属国家一、二级保护种质)。属国内新发现的有爆裂高粱、二季黄果、扁圆无籽刺梨、六棱茎苏麻、双季枣、幼果三角形的野生荔枝、癞子金瓜、微型南瓜及乌皮辣椒等新分布种;属省(区)内新记录种(变种)有小果薏苡、草籽、帚序苎麻、楔基苎麻、、山龙眼、冬桃、荆豆以及野坝子、香茶菜、黑荆树等新蜜源植物20余种;发现的野生和珍稀优异种质还有不含咖啡碱的兴义苦茶、野苏麻、野苦瓜、水耳子、李氏禾、野绿豆、野生莼菜、鹿耳韭、八月瓜、野枇杷、余甘子、野生四季芒果、野扁桃等。珍优种质有古潭早荔、矮香蕉、无核黄皮、四季木菠萝、从江冬桃、矮高粱、藜豆、光稃稻“黑瓦灰”(具广恢和优质、抗病、抗旱、耐冷、大粒等优点)、双白头玉米、矮黄豆、小粒豆芽豆(千粒重42克)、双结板栗、长果大叶桑、冰粉子、高蛋白低脂肪的黑葵花,以及穗形、粒色、粒形十分丰富的籽粒苋、狗尾粟等。上述种质均具有开发利用价值,也是育种的好材料。

“九五”特殊地区种质资源收集与利用研究是国家科技攻关课题之一,目前已完成野外考察收集任务,收集到粮、油、菜、果、棉、茶、麻、烟及野生近缘植物8082份。发现了一批珍稀、性状优良的种质资源,其中主要有抗病、耐寒、适应性强、品质优良的水稻、玉米、油菜、蔬菜、麻、果树等地方品种。新发现6个野生稻分布点,其中广西有4个普通野生稻分布点,云南有2个疣粒野生稻分布点。在收集的苎麻资源中,楔基苎麻、茎花苎麻、小赤麻等3份样本为重庆市新记录种,且楔基苎麻是国内外首次发现的新栽培种,具有学术和科研利用价值。众多的珍优资源正在田间鉴定中。

截止到1998年底,国内各类考察共收集各种作物(植物)种质资源近7万份,基本上摸清了考察地区和重点作物种质资源家底及其分布范围、生态环境和植物学性状,发现了一些新的野生群落、种、亚种、变种(类型),丰富了我国作物种质资源基因库,为育种、生物工程和分类、起源等研究提供了物质基础。

 

4 抢救、保护农业生物多样性任重道远

我国幅员辽阔,生态环境复杂,是世界作物八大起源中心之一。许多著名学者认为,我国作物多样性中心应在中部、西南部山区及其毗邻的低地,东部和南部的温带和亚热带地区也有丰富多彩的种质资源。这些地区应该包括云贵高原、青藏高原南部、东南部与东缘山地、秦岭山区、南岭山区、武陵山区、大别山与皖南山区、浙、闽、赣丘陵山区,以及长白山、太行山、伏牛山等山区。它们多数由于长期交通闭塞,地形复杂,未受到第四纪冰川的侵袭,水热条件适于多种类型植物繁衍演化,改良品种还没有完全取代地方品种,遗传侵蚀尚

少,因此,有可能残存原产于我国的多种作物的原始品种和野生近缘类型等资源;也有可能是引进我国历史悠久的作物的次生多样性中心。

这些蕴藏着作物种质资源的宝库,大多数尚未来得及进行深入和细致的考察,目前正遭受日益严重的威胁,如生态与气候条件的旱热化;掠夺性森林采伐和土地开发带来的荒漠化;交通干线迅速深入山区;良种和增产技术的推广,以及育种亲本贫乏,造成种质遗传的一致性,将带来育种和作物生产的严重危机。

建国以来,虽然进行了两次全国性的农作物地方品种征集工作,近20年又开展了重点作物和重点地区作物种质资源考察。但以往征集与考察工作对粮、棉、油等大宗作物重视较多,对小宗作物则重视不够,对交通、农业生产发达的地区重视较多,对交通闭塞的边远山区重视不够,对小宗作物和野生类型还没有顾得上考察收集。至于到国外作物起源中心进行实地考察尚未起步。因此,在目前群众性品种资源征集工作基本结束的情况下,抢救我国原产和特有的作物种质资源,进一步探明我国种质资源家底的种质资源考察收集工作,仍应继续加强。

建议在今后15—20年内,继续抓好一批目标明确、起点较高、既有数量指标,又有质量保证的重点考察项目。把我国尚未考察、家底不清、可能是作物多样性中心的地区深入细致地进行考察,特别要重视野生近缘植物的收集。对“资源王国”的云南省,时隔已有20年,仍应重新考察,特别是对小宗作物和野生近缘植物更应抓紧抢救。并应走向世界,到国外考察收集各类作物种质资源。

在这段时间内,考察的重点地区应选择现存的种质资源比较丰富;地方品种及其野生近缘植物较多;生态条件急剧恶化、建设速度较快、过去尚未全面考察的边远山区和省际交界地区。考察的重点作物稻、麦、棉、玉米、大豆、油菜、果树、 蔬菜等应重点收集过去漏征的特殊类型,如耐旱、抗寒、早熟、抗病虫、优质及特殊遗传材料等;小宗作物应以小杂粮、食用豆、薯芋类、小油料、工业原料作物、牧草、绿肥为主。无论是主要作物,还是小宗作物,都要特别重视以下三类种质资源的考察收集。 (1)作物的野生种及其近缘植物 特别是原产我国的作物(如水稻、大豆、小豆、粟、荞麦、多种果树及蔬菜等)以及引入我国历史悠久,在我国已成为多样性中心的作物(玉米、小麦、大麦、油菜、绿豆、高粱、芝麻等)。在尚未发现此类种质的省(区)和边远县(市)、乡(镇)尤其应该注意采集;

(2)特有作物和特殊类型 如水生作物、根茎作物(魔芋、凉薯、野生薯类)、药效作物(荞麦、薏苡、黑豆、藜豆、黑糯米等)和抗逆、抗病虫、早熟、矮秆、优质及特殊遗传种质;

(3)有开发利用价值的新作物、新类型:如籽粒苋、禾参子、粒用藜、四棱豆、鹰咀豆、瓜尔豆、食用美人蕉等。

同时,应积极开辟国外考察途径,与国际组织合作考察收集我国缺需的作物种质,特别是原产当地的作物野生近缘植物资源。我国也应逐步开放已经考察过的地区。制定出既要保护国家资源,又有促进国际间种质交换和交流考察的条例,以宝换宝,平等互利,不断丰富我国基因库。

为了确保作物种质资源考察抢救工作稳定健康发展,应加强以下三项措施:

(1)加强和健全管理体制,提高考察水平。作物种质资源的考察收集是一项长期、艰巨、延续性工作。国外来华考察团(组)也将增多。因此国家应加强统一规划、组织协调和质量监督工作。避免收集与保存、利用脱节以及种质外流等现象发生。收集的种质要加快鉴定利用,改变长期库存、无法利用的现状。

(2)建立梯队结构、相对稳定的考察队伍,是考察工作持续进行的保证。应落实规划,及早安排力量,培养人才,参照中科院综考队的模式,使考察工作能够稳定持续进行;

(3)加强目标和质量管理,建立大生态区试验、鉴定基地,是加速收集资源鉴定、繁种和开发利用的必要条件。过去进行的几个考察项目虽已有具体的合同指标和质量要求,但仍有欠缺,今后应增加一些单项作物、珍、野、名、特类型的考察,与山区扶贫开发结合起来。同时应及早建立大生态区试验基地,使鉴定、编目与繁种结合起来,及时入库。此外可进行多点鉴定,加速新收集资源的开发利用。 抢救种质资源,保护生物多样性,造福子孙后代,任重而道远。

 

Uregent Collection of Germplasm Resourcesto Conserve Biodiversity

Wang Tianyun & Huang Henglu

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

 

Abstract At present, the global economy is speeding up and the arable land is becoming desert seriously. There is one of eight species of plants facing extinct in the world now. The loss of plant species is fatal to bodiversity. Since the beginning of this century, some developed countries such as USA, previous USSR and Japan etc. have understood the importance of germplasm resources and kept collection through any possible ways. Therefore, they possess lots of resources of the world. Though Chinese scientists started germplasm collection much later than these countries, the achievements are obvious. Since the liberation of China, we have collected 350,000 accessions of germplasm resources of many kinds of crops from all over the country through public collection, supplement collection and comprehensive exploration on main crops in key regions. However, some mountain areas in middle-west part of China and some rural areas which resided by minority nationalities have potential useful resources which needed collection, evaluation and utilization urgently. This paper provided some important suggestions for short-term objectives, management systems, team organization of germplasm resources collection and evaluation and utilization of colleced germplasm resources.

Key Words: Germplasm Resources Exploration and Collection Biodiversity Conservation and Utilization