隨著《國務院辦公廳關于加強農業種質資源保護與利用的意見》（國辦發〔 2019〕56號）的實施，2020年中央工作經濟會議"加強種質資源保護和利用，加強種子庫建設，立志打一場種業翻身仗"的重點任務部署，2021年中央一號文件《中共中央、國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》發布，作物種質資源庫建設和種質資源保護工作進入了新的發展階段。本文就種質資源庫圃設施的建設、保護體系的功能及對種業發展的支撐作用做一闡述，并就我國如何加強種質資源保護工作，進一步提升對種業振興的支撐作用提出建議。

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       作物種質資源庫

       作物種質資源庫主要包括低溫種質庫、種質圃、試管苗庫、超低溫庫和DNA庫。低溫種質庫是專門保存各農作物及其近緣野生植物種質資源的保存設施，簡稱種質庫。低溫種質庫又分為長期庫、中期庫和復份庫。長期庫保存資源一般不動用，主要供給中期庫作為資源繁種的種源和國家緊急征用的用種等，種質保存壽命一般在20年以上。中期庫保存資源主要用于鑒定評價和分發利用，保存壽命一般在10年以上。復份庫主要承擔長期庫資源的備份保存，以防止因水災、火災、地震等不可抗力原因造成資源的完全喪失，保存條件一般同長期庫。種質圃是以植株、塊根、塊莖、鱗莖等為保存載體，是無性繁殖、多年生、頑拗性種子等作物種質資源的野外田間保存設施。試管苗庫是以試管苗/培養物為保存載體，是薯類、香蕉、草莓等無性繁殖作物種質資源的保存設施。超低溫庫是以莖尖、休眠芽、花粉、胚等為保存載體，是無性繁殖等作物種質資源的保存設施。試管苗庫和超低溫庫統稱為離體種質庫。離體種質試管苗保存屬于中期保存，離體種質超低溫庫保存屬于長期保存。DNA庫是以DNA為保存載體，是珍稀、特異、瀕危和野生等資源DNA的保存設施。

       資源的妥善保存是資源有效利用的前提，現代化種質庫是實現資源持久保存的根本保證。現代種質資源庫發展特性∶（1）國家種質庫的大容量和體系化，以期為大量收集占有資源和可持續利用創造條件。美國、中國、印度、日本、韓國等國家均建設有一個綜合性的國家長期庫，承載著各國作物種質資源長期戰略保存、技術研發、信息管理、國際交流及其科普宣傳等功能，是集低溫種質庫、試管苗庫、超低溫庫、DNA庫為一體的大容量現代化保存設施。美國、印度國家種質庫保存容量分別為150萬份、100萬份，日本、韓國均為50萬份，我國國家種質庫新庫保存容量為150萬份。

國家作物種質庫效果圖（建設中）

       （2）中期庫是作物種質鑒定評價、種質創新和共享利用的平臺。其設施除低溫中期庫外，還包括資源分類鑒定、性狀記載、特性評價、信息管理、供種分發等室內設施，以及田間繁種、田間鑒定評價、田間展示等設施。以承擔某一類或某一生態區域作物及其近緣野生植物種質資源收集引進、鑒定評價、整理編目、中期保存、繁殖更新、田間展示、分發利用以及種質創新等功能，部分中期庫還建有隔離檢疫設施。在國際農業研究磋商組織（CGIAR）的11個涉及作物遺傳改良的農業中心，都建設中期庫設施并合計收集74萬余份種質，實踐也證明了其保存資源對作物改良項目的成功起到了決定性作用。如國際水稻研究所培育IR36就是成功例子之一，1982年IR36在亞洲地區種植面積達到1100萬hm²，成為歷史上全世界種植最廣泛的水稻品種，其原始親本材料有1份是從IRRI種質庫保存材料中篩選出來的水稻野生近緣種——一年生尼瓦拉野生稻（Oryza nivara），該份材料可抗草叢矮縮病，利用該種質材料解決了20世紀70年代以來東南亞各國水稻品種廣受草叢矮縮病危害的問題。

       （3）種質圃是無性繁殖作物種質資源長期保存設施，也是其田間鑒定評價、種質創新和共享利用的條件平臺。種質圃建設以綜合性的種質資源圃為主，保存對象是該生態區域環境條件相似的所有無性繁殖作物。

       （4）建設試管苗和超低溫庫，離體保存珍稀瀕危資源，并承擔種質圃中重要的珍稀資源的備份保存。

       （5）庫圃設施工藝指標日趨規范，操作管理實現智能化和信息化。FAO制定的最新種質庫標準，低溫種質庫種子干燥處理條件為5~20℃和RH 10%~25%，貯藏條件為-18±3℃和RH 15%±3%。自動化的立體倉庫應用于日本和韓國國家種質庫，實現種質出入庫存取和定位管理的自動化，即不用通過人進出入冷庫來存取種子。

       （6）對于野生物種資源，除在原生境保護點保存外，也收集保存在種質圃、離體庫或低溫庫中，采取何種保存方式取決于物種生物學特性。

       2

       美國種質資源保護體系及對種業的支撐作用

       100多年來，美國農作物種業長期處于世界領先地位，很重要的原因是建立起了一個穩定、可持續發展的種質資源保護體系，對美國農作物種業發展起到了重要支撐作用。

        2.1   重視種質資源庫建設，建立了以政府為主導的種質資源保護體系

       美國國家植物種質資源體系（NPGS，national plant germplasm system），雖然稱為植物種質資源，但大部分是作物類的種質資源，通常也稱美國作物種質資源保護體系。該體系可追溯到1862年美國植物引進和育種計劃項目，之后逐步演變成現在的NPGS。20世紀40年代，美國的4個區域引種站利用空調技術建造冷庫，用于保存種子類種質資源，由此誕生了低溫種質資源庫，開啟了規模化集中保存種質資源的實踐，以便育種家隨時提取材料。1958年美國在科羅拉多州的柯林斯堡建成了世界上第一座國家級種質庫，開啟了種質資源的長期戰略保存，1992年重新擴建，保存容量擴增到100萬份。1980年在美國俄勒岡州的科瓦利斯（Corvalls）建設了世界上第一個專門用于保存果樹種質資源的國家級種質圃。

       至2020年底，該保護體系共有29個保存機構，其中21個為聯邦政府全額撥款的保護單位與資源管理單位，收集保存各類植物種質資源60萬余份。第1類保存機構是種子類資源單位10個，包括4個國家區域引種站和6個特定作物的種質收集保存單位。區域引種站是依據1946年美國頒布的"研究與市場法案"建立的，負責各類作物種質資源引進、繁殖、鑒定、分發與中期保存，并開展相關技術和科學研究，從資源和技術上服務于該區域的農業科技創新。特定作物保存單位包括小粒禾谷類、棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、大豆等作物，負責從事相應作物種質資源的收集整理、編目保存、鑒定評價和繁殖分發等工作。第2類是國家種質資源圃8個，均屬于區域性綜合種質資源圃，負責適合于該區域生態條件的各類果樹作物種質資源的保存。第3類是負責全美資源引進、檢疫、長期保存和信息管理的機構。包括∶

       （1）國家種質資源實驗室（NGRL）。該實驗室主要負責制定并組織實施種質資源考察引進計劃，以及全國種質資源信息網絡（GRIN）的建設、管理和維護。

       （2）國家遺傳資源保存實驗室（NLGRP）。該實驗室主要負責種質資源的長期備份保存，但不負責對外分發種質。NLGRP保存的植物種質資源不僅有改良品種、近緣物種，還有稀有和瀕危物種;不僅有種子，也包括在種質圃或自然保護區保存的無性繁殖材料。

       （3）國家植物種質檢驗中心（NPGQC）。該中心隸屬美國農業部動植物檢驗檢疫局（APHIS），專門負責引進種質資源的檢疫檢測，同時負責對一些具有重要價值的植物材料的檢疫檢驗。這些植物材料有助于育種和研究，但在大多數情況下不許進入美國境內，引進這些植物材料必須事先通過檢驗檢疫，并獲得美國農業部許可。

       NPGS由美國農業部農業研究服務局（USDA-ARS）負責綜合協調和統籌管理。主要職責∶一是獲取種質資源，包括開展種質資源調查，通過野外采集、引進收集和最初繁殖等，豐富國家植物種質資源的多樣性;二是保存種質資源，包括種質的維護、保存、檢測和復壯等;三是評價種質資源，包括種質的性狀測定、統計、描述和評價等;四是種質資源編目，包括對種質材料進行分類、編號和入庫目錄描述等;五是分發種質資源，包括種質的申請、發放和交換等。

        2.2   致力于從國外收集引進種質資源，拓寬種源的遺傳基礎

       美國農業發展史就是種質資源引進史所有引進的作物種質資源都需先在4個區域引種站試種，觀察其田間農藝性狀表現，確定適合在哪個生態區域種植。美國NPGS體系中，國外引進資源占到80%。目前美國政府依然在大力支持國外考察引進項目，主要通過項目資助形式，如建設種質庫、瀕危資源聯合拯救或搶救收集、生態植被恢復、向其他國家提供資源備份保存等。美國NPGS體系每年新收集資源仍以1萬份數量在遞增，主要是與非洲等不發達國家合作進行資源考察收集獲得的。

       引進資源發揮作用的典型例子∶20世紀50年代，美國14個州大面積發生大豆孢囊線蟲病，大豆生產幾乎面臨絕收，美國科學家將中國"北京小黑豆"的抗病基因轉育到當地栽培大豆中，育成了新的高產抗病品種，成功拯救了美國的大豆產業。美國孟山都公司從收集自我國的一份野生大豆資源中發掘出高產QTL，并將與此相關的64項內容在101個國家申請了專利保護，從而以此制約他國，維護其市場競爭力，這即是所謂"種中國大豆，侵美國權"的緣由。

        2.3  建立了穩定、靈活、開放的保護體系，源源不斷為種業提供種源

       美國種業一直能處于世界領先地位，很重要的原因之一是建立了以政府主導、公益性為主的保護與共享利用體系。每年對外提供植物種質大約25萬份次，為種子企業等機構源源不斷輸送各種各樣有特色的優異種質。該體系運轉方式∶政府研究機構主要負責種質資源收集、評價鑒定、編目分發和保存。科學家進行各種項目的研究活動，而其他政府雇員則從事技術和后勤支持服務;政府研究機構的經費由聯邦政府撥款，而州政府則提供土地及研究辦公用房。私營企業則負責選擇項目，致力于把優異種質培育成優良雜交種或品種，或把有益基因轉移到產品中，以產品方式賣給農民或使用者。1990年國會授權成立國家遺傳資源計劃，以后每五年制定一次"五年行動計劃"。在種質資源方面，美國實施了兩大國家計劃，一是在植物領域實施"國家301計劃"，另一個是在動物領域實施"國家101計劃"。現執行"2018-2022行動計劃"，包括4個子計劃項目，其中一個子項目為"植物、微生物遺傳資源與信息管理（Plant and Microbial Genetic Resource and Information Management）"，專門為NPGR體系設計并由該體系負責實施。

       保護體系首要目標是收集并保存好資源，另一重要目標是解決單個機構、單個企業無法完成或完成不好的事，解決遺傳背景狹窄問題，增強生物多樣性，夯實創新基礎。例如∶NPGS每年都拿出經費支持聯邦政府非全額經費的資源保存單位，從事資源保護工作。番茄遺傳資源中心（Tomato Genetics Resource Center，Davis，CA），屬于戴維斯的加利福尼亞大學，2018年 NPGS對該中心經費支持是2萬美元（財政經費好時達到10萬美元），以支持該中心從事保存番茄野生親緣、單基因突變體和混雜遺傳材料，以及從事種質創新，即把野生資源優異性狀轉移到常規品種中來，其收集野生物種涉及13個物種，是世界上番茄野生資源最多的機構。該中心從事種質創新，不做育種，經費主要來自企業的資助。同時每年NPGS拿出經費支持玉米種質創新項目，即The Germplasm Enhancement of Maize（GEM）Project，該項目組織協調單位是USDA-ARS，其他經費主要還是來自美國種子企業。該項目參與成員單位中共有29家美國私營機構、21家美國公共機構、9家國際私營機構、5家國際公共機構以及1家非政府組織，中國農業科學院作為國際公共機構參加了該計劃。該項計劃的目的是拓寬玉米種質的遺傳多樣性，夯實玉米品種改良的物質基礎，其計劃實施對美國玉米種業長期以來處于的霸主地位起到了十分重要的支撐作用。

       3

       我國種質資源保護體系現狀及其展望20世紀

       80-90年代，我國相繼在北京建成國家長期庫1座、在青海建成國家復份庫1座，在中國農業科學院專業作物研究所建設10座特定作物中期庫，并在全國各地建設32個無性繁殖作物和多年生野生近緣植物種質圃。至2020年底，種質圃增加到43個，建立了以國家作物種質庫為核心，以中期庫、種質圃、離體庫為支撐的國家作物種質資源保護體系，資源保存總量達52萬余份，涵蓋物種數2200余個，其中國家作物種質庫45.1萬份，43個種質圃保存資源6.97萬份。2016-2020年5年間累計向全國5600多家育種、科研、教學和生產單位，分發供種種質資源60萬余份次。支撐水稻、小麥、玉米、大豆等作物新品種培育860余個，對我國口糧安全起到重要支撐作用。支撐或服務于各類產業體系、科技計劃項目/課題2500余個，支撐國家科技進步獎13項，省部級獎77項。支撐育成新品種326個，重要論文260余篇，著作90余部。同時，庫圃保存資源也在鄉村振興、地方產業發展、環境治理、美麗鄉村建設和科普教育等方面發揮著重要作用。

       習近平總書記2021年7月9日主持召開中央全面深化改革委員會第二十次會議，審議通過《種業振興行動方案》，將種源安全提升到關系國家安全的戰略高度，實現種業科技自立自強、種源自主可控。因此，中國作物種質資源保護與利用進入一個機遇與挑戰并存的新時代。種質資源（種源）是種業芯片，能否為我國種業發展源源不斷提供有所需的芯片，關鍵是要建好和管理好種質資源庫，發揮好保護體系的核心作用。

        3.1   統籌規劃布局庫圃設施的建設，打牢種業振興的種質資源條件平臺

       在"十三五"期間，農業農村部依據《全國農作物種質資源保護與利用中長期發展規劃（2015—2030年）》，批準新建一批庫圃設施，加上現有的55個庫圃設施，基本形成布局合理、分工明確，集長期庫、復份庫、中期庫、離體庫、種質圃為一體的作物種質資源保存設施體系，為各類資源的入庫圃安全保存提供了設施保障。但各省在設施布局方面較為薄弱，鑒于種質庫建設一次性投入較大，且今后需大量人力和物力來維護運行，因此各地在投資建設種質庫時，首先應摸清資源擁有量的家底，合理布局庫圃設施建設規劃。各省至多建設一座作物類綜合性種質庫和若干個種質圃，承擔全省各類資源收集保存、鑒定評價與分發利用工作，同時依托該種質庫的單位，掛牌設立省級種質資源保護與利用中心，負責牽頭協調各省（自治區、直轄市）作物種質資源工作，為政府提供決策，并在業務上接受農業農村部種質資源保護與利用中心指導。省級種質庫應定位于中期庫性質，成為各省作物種質資源保護、鑒定評價、種質創新、優異種質展示的條件平臺，成為各省作物育種、農業科技創新和種業振興的支撐平臺。

        3.2   建立以政府為主導的高效保護與共享體系，為種業振興提供源頭保障

       國務院辦公廳《關于加強農業種質資源保護與利用的意見》的實施，明確指出我國種質資源保護體系是建設以政府為主導的原則，實施國家和省級兩級管理。為此，在確認國家和省級種質資源保護單位基礎上，建立和完善以政府為主導、多元參與的國家和省級作物種質資源保護和利用體系，構建國家統籌、分級負責、有機銜接的保護和利用機制。重點是建立起一種新運行機制，即一方面要建立能不斷拓展種源基礎的資源考察收集和國外優異資源引進合作機制，如對國內資源多樣性富集區和科研單位育種家優異親本材料的定期考察收集，以及研究加入《糧食和農業植物遺傳資源國際條約》，建立起互惠互利的種質資源國際交流與合作機制等。另一方面要對創新的優異種質進行賦權，以體現創造者的權益，以解決種質創新原動力不足、育種家手中優異資源難于共享與利用等問題，即建立起能面向種業需求，源源不斷向種業提供突破性新種質的運行機制，為我國種業振興提供源頭保障。

        3.3  構建種質資源工作合理評價體系，穩定種業振興的種質資源隊伍

       種質資源收集、鑒定評價、保存工作是一項基礎性、長期性、穩定性、合作性的公益性事業。目前尚未建立專門針對從事種質資源基礎性工作從業人員的考核和績效評價機制，以SCI論文和獲獎成果為導向的評價機制，致使種質資源工作隊伍不穩定，吸引和穩定年輕人才十分困難，研究工作缺乏系統性和連續性。建立科學合理的種質資源考核評價機制已迫在眉睫，建議設立崗位科學家負責制，使種質資源走上穩定的發展軌道，讓資源工作者潛心從事資源收集保存與鑒定評價，篩選與發掘種業所需種源，以支撐我國種業的振興發展。（參考文獻略）

       本文來自《作物種質資源庫、保護體系與種業振興》

       作者：盧新雄 辛霞 尹廣鵑 張金梅 何娟娟

       單位：中國農業科學院作物科學研究所

       刊于《中國種業》11期1-5頁 轉載請注明