種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。日前，江蘇省委書記吳政隆到省農(nóng)作物種質(zhì)資源中期庫調(diào)研，他說，要加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，培育更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，為打贏種業(yè)翻身仗作出江蘇貢獻。

隨著生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界各國在種業(yè)領(lǐng)域的競爭更加激烈。這種情況下，江蘇乃至中國種業(yè)如何提高種源保障能力和種業(yè)創(chuàng)新能力？12月17日， 《科技周刊》記者走進省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫，聚焦種業(yè)創(chuàng)新的方方面面。

5.59萬份種質(zhì)資源20年內(nèi)仍可發(fā)芽生長

種質(zhì)資源，是作物新品種培育的物質(zhì)基礎(chǔ)，如果說種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種質(zhì)資源則是種業(yè)“芯片”的關(guān)鍵核心元件。在江蘇南京紫金山下的省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，擁有一座種子圣殿，珍藏了來自國內(nèi)外的5.59萬份農(nóng)作物及其近緣野生植物種質(zhì)資源。

17日上午，記者在省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫門口看到，各式各樣五顏六色的種子在空地上曬太陽，有豌豆、黑豆、花生等各類新采集的種子樣本，隨袋標(biāo)簽上是種子的產(chǎn)地和采集時間。“從田地里收集的種子第一步是曬太陽，去除表面水分。”江蘇省農(nóng)科院種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所研究員顏偉介紹，種質(zhì)資源不僅是作物育種和生物科學(xué)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，還是中華傳統(tǒng)農(nóng)耕文明的重要載體，透過一粒普通種子看到人類改造自然適應(yīng)自然的歷史，如何有效保護至關(guān)重要。為此，研究所在省科技廳、省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、省發(fā)改委等部門的支持下，建立了江蘇省農(nóng)作物種質(zhì)資源中期庫，為這些寶貴資源材料搭建了一個像銀行金庫一樣堅固、安全的“家”。

種子進“家門”的第二步就是在“入庫前處理實驗室”預(yù)處理。“曬過的種子含水量為13%，脫水程度還未達到入庫標(biāo)準，所以還需進一步烘干。”在顏偉身后，多臺“雙15”種子干燥箱正在工作中，在15℃和15%相對濕度的環(huán)境下，烘干后的種子含水量安全降為8%。緊接著種子被鋁箔紙包裝好后抽真空碼放在一起，貼上條碼方便數(shù)據(jù)管理。

最后，這些種子會存入824立方米的低溫冷藏倉庫。在這個庫里，水稻、小麥、大麥、大豆、玉米、棉花、油菜、花生等54類資源匯集于此，涉及14個科、56個屬、96個種。它們來自五湖四海，許多資源樣本可以追溯到上世紀30年代，不乏古老地方品種、特色遺傳材料和野生近緣種等。

穿過三層嚴密的防護門，記者走進光線昏暗的倉庫，頓時一陣涼意席卷全身。這里動態(tài)監(jiān)控庫內(nèi)每一分每一秒的濕度、溫度環(huán)境。而在這種嚴格的控制條件下，入庫的種子能保存20年左右的時間。“這兒一年四季處于-4℃，相對濕度保持在50%以下，種質(zhì)資源種子樣本經(jīng)過15年，仍可正常發(fā)芽生長。”顏偉說。

《科技周刊》記者在像超市貨架的置物臺上看到，一排排嚴密包裝的種子樣本，就像圖書館書架上存放的書籍，每袋種子都清晰地標(biāo)著一串?dāng)?shù)字條碼。這串條碼是種子們的“身份證號”。為更好保存和開發(fā)利用種質(zhì)資源，庫內(nèi)還配備了活力監(jiān)測實驗室、指紋圖譜實驗室和品質(zhì)實驗室及先進的計算機監(jiān)控系統(tǒng)等，大大延長了種子貯存壽命，顯著改善了我省農(nóng)作物種質(zhì)資源的保存和保護狀況。

種質(zhì)資源庫“誕生”眾多農(nóng)作物明星產(chǎn)品

截至今年11月，庫內(nèi)已經(jīng)保存有5.59萬份農(nóng)作物種質(zhì)樣本。其中，最令人引以為傲的是上世紀30年代收集的一批南方地區(qū)小麥種質(zhì)資源和長江中下游地區(qū)的水稻種質(zhì)資源，可以說是種質(zhì)資源庫里的“壓箱底寶貝”。我們熟知的南粳46、抗赤霉病小麥等親本資源都來自該中期庫，還有從英國引進的潘氏國際小麥，在我國早期小麥新品種培育中發(fā)揮了重要作用。

以“南粳46”為代表的南粳系列優(yōu)良食味粳稻品種，是公認的“江蘇最好吃的大米”。而該品種的關(guān)鍵元件優(yōu)質(zhì)基因就來自種質(zhì)資源庫中優(yōu)質(zhì)水稻資源“關(guān)東194”，為江蘇“南粳”系列品種培育作出了突出貢獻。

為了培育既高產(chǎn)又好吃的大米，省農(nóng)科院糧食作物研究所王才林團隊從我國東北、長江中下游、云貴高原等不同粳稻區(qū)和日本、韓國等國家收集了數(shù)千種粳稻品種，其中就包括“關(guān)東194”，從中發(fā)現(xiàn)了控制水稻食味品質(zhì)的關(guān)鍵因子，歷經(jīng)十多年耕耘，培育出適合太湖流域種植的“南粳46”，品質(zhì)可與日本的“越光”相媲美。2011年，研發(fā)出了適合長江兩岸種植的“南粳5055”，2013年，又推出適合江淮地區(qū)種植的“南粳9108”。目前“南粳9108”已經(jīng)成為全國推廣面積最大的粳稻品種之一。

還有我們熟知的綠豆，不僅我們愛吃，還招來了一群“吃豆狂魔”——豆象。別看人家個頭小，履歷卻很驚人，被稱為世界第一的倉儲害蟲。豆象造成的產(chǎn)量損失可達40%-60%，如再次侵染危害率甚至?xí)�達到100%，可以說是現(xiàn)實版“吃豆人”游戲的最強王者，同時也是綠豆產(chǎn)業(yè)揮之不去的噩夢。

為了守護豆豆們的“豆身安全”，省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所研究員陳新團隊聯(lián)合國內(nèi)外相關(guān)團隊從4500多份綠豆資源中成功篩選出了高抗豆象資源4個和高抗葉斑病（綠豆的一種主要病害）資源1個，在國際上率先培育出了抗豆象及葉斑病綠豆品種。“這個品種里有一種酶，豆象不愛吃，它們吃了會不消化。”陳新介紹，如今，高抗豆象品種已形成“蘇綠2號”“蘇綠6號”“中綠5號”三大品種入駐種質(zhì)資源庫，還被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、江蘇省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳認定為主推品種，累計種植面積1800萬畝，增收21億元，在江蘇覆蓋率達到95%以上。

5.59萬份種質(zhì)資源中，利用最廣的莫過于“望水白”“蘇麥3號”。它們是全球最優(yōu)的抗赤霉病資源，目前廣泛應(yīng)用于全世界小麥抗赤霉病品種的選育。顏偉告訴記者，長江中下游一直是我國小麥赤霉病流行和暴發(fā)的區(qū)域，這種病堪稱“小麥癌癥”，至今沒有特效藥物根治，并且正在向其他麥區(qū)蔓延。因此，在種質(zhì)資源庫中尋找抗性基因成為科學(xué)家的希望。直到我國科學(xué)家在“蘇麥3號”“望水白”等長江中下游抗病品種中找到了關(guān)鍵基因Fhb1，為戰(zhàn)勝小麥赤霉病提供了有力的武器。

夯實種質(zhì)資源根基，打造硬核農(nóng)業(yè)“芯片”

種質(zhì)資源庫建設(shè)的最終目的還是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，顏偉坦言，我們的主糧種子不缺，但還有相當(dāng)一部分高端蔬菜種子掌握在發(fā)達國家手中，推進種質(zhì)種業(yè)產(chǎn)業(yè)化任重道遠。

今年1月初，中央一號文件提出“打好種業(yè)翻身仗”。“我理解的種業(yè)翻身仗，可能更多意味著在高檔農(nóng)作物種子領(lǐng)域進行攻堅戰(zhàn)。”江蘇省種業(yè)科技工程研究中心主任張紅生認為，種業(yè)翻身仗一是要解決“種源”問題，二是要解決技術(shù)創(chuàng)新問題。種業(yè)不僅僅是種源本身，還包含研發(fā)和生產(chǎn)、銷售和售后服務(wù)等相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，以及涉及種質(zhì)資源發(fā)掘、保護與創(chuàng)新技術(shù)、新品種培育技術(shù)、種子生產(chǎn)和加工技術(shù)等。

顏偉介紹，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2015年啟動了第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動，搶救性收集保護農(nóng)作物地方種質(zhì)資源。“科學(xué)家要與時間賽跑，搶在資源消失之前，搶救性保護地方特色資源，確保資源不喪失。”顏偉說，我省于2016年啟動了第三次農(nóng)作物種質(zhì)資源普查項目，組建調(diào)查隊對全省60個農(nóng)業(yè)縣進行了普查，并選取17個生態(tài)代表縣進行系統(tǒng)調(diào)查。

這5年時間里，省農(nóng)科院專家們跑遍了全省各地，征集和收集到在本地種植了30年以上的農(nóng)家種質(zhì)資源3700多份，并進行了初步的分類鑒定、性狀評價以及繁殖，最終將優(yōu)質(zhì)的樣本提交到國家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫。

收集這些種質(zhì)資源成為農(nóng)業(yè)種業(yè)的振興之寶，最終還要依靠科技的力量。“對于育種人來說，沒有壞的種質(zhì)資源。”顏偉告訴記者，種質(zhì)資源庫中收集的大多數(shù)品種，可能看起來品相不好、產(chǎn)量不高或某些抗性不強，難以直接利用，但其中蘊含著豐富的遺傳多樣性，需要通過表型和基因型研究，挖掘優(yōu)異基因，比如優(yōu)良食味水稻、抗赤霉病小麥、抗豆象綠豆等。顏偉建議，應(yīng)加強對種質(zhì)資源的精準鑒定和深度評價，“我們是資源大國但不是資源強國，儲藏資源中經(jīng)過深度鑒定評價的不足10%，在優(yōu)異資源的發(fā)掘利用方面與發(fā)達國家存在較大距離。”

值得一提的是，為了促進種質(zhì)資源的共享與產(chǎn)業(yè)化推廣，研究所還對4.7萬余份種質(zhì)材料的評價數(shù)據(jù)進行了整理整合，設(shè)計開通了江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源信息共享服務(wù)系統(tǒng)，為超8萬人次提供網(wǎng)絡(luò)查詢服務(wù)；向中國農(nóng)科院作物所、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等近300家科研育種單位提供種質(zhì)材料數(shù)萬份次，有力支撐了作物育種、科研和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

□ 本報記者 張 宣

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