作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2023/10/17 13:22:23
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坐拥两个全球最大野生种质圃,南繁为种业蓄力

 

 

种质资源是农业良种的“芯片”。中国不是棉花起源地,却拥有40多年历史的全球最大的野生棉种质资源圃;中国是野生稻种质资源最丰富的国家,一个全球最大的野生稻种质资源圃即将建成。

海南三亚,位于北纬18度以南的热带地区,是野生棉和野生稻最好的活体保存地。这两个全球最大的野生种质资源圃都坐落在中国农业科学院国家南繁研究院。近日,记者探访了这两个种质资源圃。 

40年辅助育成新品种近200个

海南三亚的气候与野生棉的原生境接近。早在1981年,中国农业科学院的专家们就开始在这里建设野生棉活体保存基地。如今,该基地已建设成为国家野生棉种质资源圃,是全球最大、种类最全的野生棉种质圃。

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刘方在资源圃介绍野生棉。李晨摄

中国农业科学院国家野生棉种质资源圃常务副主任刘方告诉《中国科学报》,棉花的祖先种目前主要分布在非洲、澳洲和美洲。世界上目前一共发现53个棉种,包括49个野生棉种和4个栽培棉种。4个栽培种分别为草棉(非洲棉)、中棉(亚洲棉)、陆地棉和海岛棉。

国家野生棉种质资源圃经过40余年的建设和不断完善,目前活体保存棉属的39个棉种和150多个种间杂种,收集保存资源棉种数和杂种数均居世界第一。野生棉已经成为我国棉花基础研究和应用基础研究资源的主渠道。

“随着生产力提高和科技的进步,我们育种越来越专业化,现在生产上的很多品种特点越来越鲜明,但是它们的遗传基础变得狭窄。”刘方说,野生棉种有很多特色的基因资源,比如抗冷、抗盐、抗碱、抗病,还有一些纤维优良、高产,这些可能是生产上棉花品种中所缺乏的优异的资源。

“搜集和保存野生棉种质资源,就是想从中挖掘优异的种质资源,为棉花生产的遗传改良服务。”刘方说。

目前,国家野生棉种质资源圃已经促成了31项科技成果获奖38次、500余篇科技论文、100余篇学位论文;利用野生棉资源和远缘杂交资源材料,先后向国内多家单位提供遗传材料10000余份次,直接用作亲本育成新品种近200个,其中到累计推广面积50万亩以上的有50多个,在全国种植面积达5.5亿余亩,新增社会经济效益500多亿元。

 “现在我们正在准备搭建一个实物共享与信息共享的综合利用平台。”刘方解释说,实物共享就是育种家可以直接利用这些资源材料的活体;信息共享指的是把这些野生棉种的所有信息以数据库的形式向全球共享,使得国内外研究人员能够随时查阅。

野生稻扎根南繁挖掘潜力

1973年,一株从海南发现的野生稻“野败”,开启了杂交水稻研究的崭新篇章。由此可见,野生稻作为种质资源具有极其重要的价值。如今,在当年发现“野败”的海南三亚“热土”上,国家野生稻种质资源圃即将建成,其占地面积180亩,资源保存能力达40000份,年鉴定评价1000份以上,是全球最大、国际一流的野生稻种质资源保存中心。

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钱前(左一)等在野生稻资源圃。李晨摄

中国农业科学院国家南繁研究院野生作物种质资源保护与利用团队首席郑晓明告诉《中国科学报》,野生稻是水稻的祖先品种。作为现代水稻的野生近缘种,野生稻的生长未受人为选择干扰,杂合性很强,一粒种子能产生1000粒甚至10000粒种子,但每一粒都各不相同,具有遗传的多样性,是水稻育种和生物技术研究不可或缺的基因资源。

“以前野生稻种质资源收集回来没有固定的地方鉴定,只能打‘游击战’,借用别人的温室保存。钱前院士提出要建一个我们自己的野生稻资源圃,因此,2021年我们就开始筹建野生稻资源圃。”郑晓明说。

中国科学院院士、中国农科院作物研究所研究员钱前介绍,目前资源圃里的野生稻是由天然野生稻驯化而来的栽培稻,其基因的多样性接近于野生稻的10%。因此,野生稻的很多优异基因还有待挖掘,目前全世界发现的70%以上的抗性资源都来自野生稻。

“我们不仅要保存资源,更要保存好环境,让资源跟环境共生长,让它出现的各种问题留在我们的基因组里,未来我们有需求的时候再去解析,进一步利用。而且每一份材料都有存在价值,没有优劣之分。”郑晓明说。

如今,整个国家野生稻种质资源圃分为物种展示区、一般物种保存区、特殊物种保存区、鉴定评价区、繁殖更新区、原生境模拟监测区和创新利用区等7个区域,能完成种质资源从收集、保存、保护到后期利用的全过程。一般物种保存区是其中的核心区域。

这里的每一个野生稻种质资源都用盆进行了分离,每隔一段时间,研究人员都要给它们“理发”(将长高的野生稻剪短),听起来并不复杂,但其实是国家野生稻种质资源圃首创的保存技术,能有效限制根部扩展出新植株和种子自然脱落而导致的资源污染。

同成熟的种子相比,活体野生稻的生物多样性、遗传基因丰富性等更好。目前,国家野生稻种质资源圃的活体保存技术在国际上广受认可,将来有望通过技术交流,让种质资源圃中保存的种质更加丰富,并将其打造成世界野生稻的基因宝库。

“杂交水稻是大国基石,是重器中的重器!其实东北或者温带的水稻本身自然选择过,但热带没经过耐冷选择,所以许多都是野生近缘种,是具有基因多样性的野生稻,我们一定要扎根南繁,把它变成有独立知识产权的、能产业化的武器。”钱前说。

 
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