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在一些科幻電影里,我們經??吹竭@樣的情節:地球遭遇空前危機,人類需要緊急避險——或轉移至特定庇護所,或“移民”其它星球。跟隨人類轉移的,往往還有一大批不同物種的種子,因為它們是人類繼續生存繁衍不可或缺的資源。
現實中,未雨綢繆保留物種資源的超大型庫房的確存在。早在1986年,中國農業科學院就建成了首座國家作物種質庫。經過30多年的運行,如今這座種質庫低溫保存著水稻、小麥、玉米、大豆等374種作物和877個物種的43.5萬份種質資源,為我國搶救性收集瀕危物種,戰略性保存物種資源做出了極為重要的貢獻,其保存的40多萬份種子品種中,大約60%的品種已在野外或生產上徹底消失。
保存40多萬份種子,六成野外已“消失”。
早在幾千年前,我們的先民就知道不能焚林而田、竭澤而漁的道理。要把受蟲害影響最小、產量最高的稻種、麥種、豆種保存下來,一季季持續繁衍,才能年年豐收、生生不息。
到上世紀50年代初期,我國農業部門已經收集到50種大田作物的約20萬份種質資源,這些資源一直分散保存在中國農業科學院的相關單位,以及各省、市、自治區的農業科學院及地區農科所。由于缺乏保存條件,種子的受損率很高,農業科技人員不得不每隔2年至3年就要把種子取出來重新繁育更新一次,獲得新種子,以保持其活力。即使這樣,一些重要物種的種質資源得而復失的現象也極為嚴重,“種著種著,就再也長不出來了,這個品種于是就丟失了,非??上?。如果有一個高標準的種質庫可以保存那些瀕危的種子,就不會留下這樣的遺憾了。”中國農業科學院作物科學研究所所長劉春明說。
1978年,中國農科院作物品種資源研究所成立,依托于該研究所的國家種質庫1號庫動工興建,并于1985年投入使用,保存物種終于有了自己的專屬庫房。該庫房總建筑面積1100平方米,包含兩間冷庫,設計庫容量為23萬份,保存溫度為零下10攝氏度和0攝氏度。“在當時的條件下,這已經相當‘奢侈’了??蒲腥藛T都是反復篩選,一定要把最瀕危、最珍貴的物種種子送進去,精心保存起來。”劉春明介紹,盡管如此,隨著種子收集數量的激增,國家種質庫1號庫也很快接近飽和了。
1986年,更先進的國家作物種質庫竣工投入使用,并一直延續到現在。它的總建筑面積達到了3200平方米,承擔全國作物及其近緣野生植物種質資源的長期戰略保存與供種,為我國開展搶救性收集分散在全國各地的珍稀、瀕危的農家種、野生近緣種、國外引進品種,進行長期妥善保存與供種創造了條件。
劉春明告訴記者,國家作物種質庫是全球保存總量第二大的作物種質庫,到2018年底已低溫保存水稻、小麥、玉米、大豆等374種作物和877個物種的43.5萬份資源;以試管苗方式保存菊芋、山藥、香蕉等40種無性繁殖作物,60個物種的資源537份。另外種質庫還超低溫保存了蘋果、桃等17種無性繁殖作物,29個物種的資源623份。尤其值得注意的是,保存在這里的40多萬份種子品種中,有大約60%的作物已在野外或生產上消失。
保存期限至少50年,每隔10年抽檢一次。
中國農業科學院南門對面一座不起眼的小院里,一棟紅磚樓默默矗立在那里。與周圍的高樓大廈相比,它是如此低調,國家作物種質庫就位于此。農科院副研究員辛霞日前帶領記者走進這棟神秘的建筑,一探種子的“入庫之旅”。
辛霞介紹,一份種子要想真正進入這里妥善保存,必須經過層層“關卡”,證明自己足夠特殊,足夠優秀。在接納室記者看到,工作人員正在對一份份作物種子的樣品進行“查重”——與種質目錄仔細對比,確認這粒種子從哪里來、有什么特性、能長多高、有多大產量,如果發現它與已入庫品種重復了,就會被毫不猶豫地剔除。“有限的空間必須留給獨一無二的品種。”辛霞說。
通過第一關后,種子就去了發芽室——再特殊的種子,如果發育困難,無法結果成糧,那也無濟于事。探訪當天,工作人員正在給一批水稻種子“體檢”。只見一名工作人員從不同編號的牛皮紙信封里取出種子,小心翼翼地放入一個個透明的方格盒內。每個盒內有兩張濾紙,浸入10克水,放進25粒至50粒種子。隨后這些種子被送進發芽箱,那里可以控溫、控濕、控光照,一段時間后再觀察它們的發芽效果。辛霞說,大部分入庫種子的發芽率要到90%以上,即使是生長難度極大的純野生物種,種子的發芽率也需要到50%以上,“這也是為了確保它們具備長期保存下來的活性。”
完成“體檢”,確認發芽率合格后,這些種子才正式進入“入庫”流程。第一步就是干燥,所有種子被送入干燥室。干燥的溫度通常為35攝氏度,濕度保持在5%左右。辛霞說,除了大豆(含水量低于8%會開裂)等少部分種子需要單獨干燥處理,5%至7%的含水量適宜絕大多數作物種子長期保存。一般情況下,經過3天至5天的干燥,大部分種子的水分含量就可以達標。
干燥完成后,工作人員還要把種子仔細包裝好,將豆類等粒徑較大的種子裝進鋁箔袋,稻米等粒徑較小的種子裝進鋁盒里。至此,種子終于進入了最核心的庫房。一扇厚厚的鐵門將庫房與外界隔離,里面的溫度常年恒定在零下18攝氏度。為確保溫度可控,在核心庫房外還建有可調庫與緩沖間。
在零下18攝氏度的環境里,種子至少可以保存50年,但工作人員絕不是一放了之。辛霞說,每一份種子保存滿10年后,工作人員就要開始抽測。隨機抽取大約50粒至100粒種子,重新進入發芽室進行發芽檢測,如果發芽率低于最早入庫檢測時的85%,那就需要重新繁育更新,目的就是確保每一份種子都能保持活性、世代繁衍。
全國各地建備份庫,網上數據庫可共享。
在國家種質庫的種子裝封入庫現場,記者注意到,每一個品種的種子大約有5000粒,被分成三份。工作人員介紹,兩份種子直接入庫,另外一份還要被送往青海西寧。“所有雞蛋不能都裝在一個籃子里。”辛霞笑著解釋。
劉春明告訴記者,如今我國已經創建了一套完整的種質資源保存體系,除了北京的國家作物種質庫作為核心長期庫外,還有分布在各地的10個中期庫、1個復份庫、43個種質圃、205個原生境保護點。全部相加,這些地方一共保存了2114個物種的農作物種質資源,總計達50余萬份。并且,長期庫、中期庫、復份庫都互為備份。對于無性繁殖作物,還進一步完善,建立了種質圃與試管苗、超低溫庫互為備份的保存體系。
記者了解到,復份庫位于西寧。各種作物的中期庫都設立在最適宜它們生長、育種的地方,如蔬菜中期庫就在北京;水稻中期庫位于浙江杭州;西瓜、甜瓜中期庫位于河南鄭州;棉花中期庫位于河南安陽;甜菜中期庫位于黑龍江哈爾濱。此外,茭白、菱角等水生作物的種質圃位于湖北武漢;桃、草莓種質圃也在北京。辛霞說,別看只是“中期庫”,它們保存物種的時間也可以長達10年以上。
除了同樣保存和對社會提供種質資源外,中期庫還有一項重要的功能,就是對入北京的國家作物種質庫種子的“保存價值”進行把關。辛霞說,并非所有的物種種子一收進來就馬上送至國家長期庫,而是會按照各自作物種類先來到中期庫,經過試種、收獲等,建立起該物種的基本信息,“我們在接納室,對送交種子進行‘查重’評價,所參照的就是在中期庫中獲取的資料。”目前情況下,能進入到國家長期庫的種子,至少是經過了2年的田間基本農藝性狀鑒定評價,評價出每份種子的新穎性和獨特性,明確其保存價值。
近年來,隨著信息化的發展,種質的保護利用也與時俱進發展到了“線上”。記者了解到,農科院作物科學研究所已經建立了一套國家作物種質資源數據庫,目前已經收入37種作物、43萬份種質的基本信息、形態特征和生物學特性、品質特性、抗病蟲性等6方面的數據。該數據庫通過互聯網向社會開放共享,為科學研究和農業生產提供優良種質信息。公眾通過國家作物種質資源數據庫,可以了解我國農作物種質資源的情況,促進種質資源的保護、共享和利用。
種子入庫實為存“質”,“有進有出”功效顯著。
在采訪中,記者有個困惑:這里為何不叫“種子庫”而是“種質庫”?對此,辛霞解釋道:這座寶庫收入種子的意義并不是保留種子本身,而是保留這些種子的遺傳物質,使得它們可以穩定地遺傳下去,給子孫后代生存繁衍提供作物的“種原”。種質保存不等于標本保存,更不是糧食儲藏。它的最終目的是給育種專家提供所需的遺傳變異源,所以必須將這些變異盡可能維持下來,減少其丟失,*程度延長其壽命,保持其原有的遺傳完整性。
事實上,作物種質資源是在不同生態條件下經過上千年的自然演變形成的,蘊藏著各種潛在的可利用基因,是國家的寶貴財富,是人類繁衍生存和發展的物質基礎。因此國家把這些資源收集起來作為戰略資源保存,以備子孫后代加以利用,其意義重大。
當然,種質庫的資源并非“只進不出”。一旦有“出”,往往能帶來巨大的經濟效益和社會效益。1998年以來,已有云南農科院、山西農科院、湖南水稻所等十多個單位從國家長期庫取出他們早期存入的種子,應用于育種或者其他國家重大科研項目。
在不久前中國農業科學院組織的一場媒體沙龍上,劉春明還講述了“一粒種子助力脫貧增收”的故事:曾經有一份收集自云南遮放的地方水稻品種,名字叫做“毫秕”。這種稻米做出來的米飯香軟,冷卻后不回生,是“遮放貢米”的一種。但由于種種客觀原因,這種稻米在當地已經絕種40多年。為此,當地聯系上了國家種質庫,實行引種再繁育,如今已經形成了云南遮放大區優質稻米品牌,年產值達4.62億元,為農民年增收2.88億元。“如果40年前沒有收集入種質庫保存,它可能就絕種了,今天我們就再也吃不到‘遮放貢米’了,當地百姓也少了一條可以脫貧致富的路徑。”
記者了解到,國家作物種質庫已累計向全國約1600多個單位提供了26萬余份農作物種質資源,為我國作物育種、種業發展及農業可持續發展發揮了重要的保障作用。
全球*種質庫開建,2030年儲備80萬份。
劉春明告訴記者,隨著我國科學技術和農業規模的快速發展,現有種質庫容量已經飽和,保存條件和技術指標也已無法滿足需求。“國家作物種質庫容量是40萬份,實際已經保存43萬余份,還有一批物種資源等待入庫保存。”為此,建設規模更大、技術更先進的種質庫勢在必行,這也得到了黨中央、國務院的高度重視。
新的國家作物種質庫已經于今年2月正式動工,建成后保存容量將達150萬份,包括低溫種子庫110萬份、試管苗庫10萬份、超低溫庫20萬份、DNA庫10萬份。它建成后將成為當之無愧的世界第一,可滿足今后50年全國作物育種、基礎研究、產業化發展等方面的科研需求,為到2030年我國作物種質資源戰略儲備總量達到80萬份的目標提供有力保障。
新的種質庫還將成為國家作物種質資源戰略保存中心、作物種質資源保存技術研發中心、資源信息管理共享與利用中心、國家生物多樣性保護人才培養和科普教育基地。
辛霞告訴記者,未來他們還要進一步加強對種質保存技術的研究,尤其是加強監測預警、繁殖更新等領域的技術攻堅,“能夠及時發現那些活力下降到規定數值以下的種子,以便及時更新,同時還要采用合適的繁殖群體量、授粉方式等關鍵技術,以確保安全更新。”
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