雜交水稻的出現(xiàn)大幅提高了糧食產(chǎn)量，幫助中國人端穩(wěn)了“飯碗”；機采棉品種的推廣實現(xiàn)了棉花生產(chǎn)節(jié)本增效，讓新疆棉在全球市場站穩(wěn)腳跟……一個優(yōu)良農(nóng)作物品種的出現(xiàn)，足以對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響，究其根本是種質(zhì)資源在發(fā)揮作用。
何為種質(zhì)資源？它是如何作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，影響到人們的日常生活的？新疆的種質(zhì)資源保存利用現(xiàn)狀如何？帶著上述疑問，記者進行了深入采訪。
收集與保存：新疆已保存種質(zhì)資源近3萬份
西瓜已是國人司空見慣的水果。當人們在炎炎夏日享受“吃瓜自由”的幸福時，很多國家的西瓜價格仍十分昂貴，其珍稀程度堪比榴梿。“吃瓜自由”不僅依靠的是溫室栽培等農(nóng)業(yè)技術的普及，其品種具備的高產(chǎn)、抗病基因優(yōu)勢也至關重要。
上世紀五六十年代，中國工程院院士吳明珠和同事走遍了新疆吐魯番盆地的300多個生產(chǎn)隊，先后收集了100多份資料，整理出44個品種，建立了第一份西瓜、甜瓜種質(zhì)資源檔案，以這些種質(zhì)資源為基礎，她選育出“皇后”甜瓜、“火洲一號”西瓜等一系列優(yōu)質(zhì)品種。如今，中國成為全世界最大的西瓜生產(chǎn)國和消費國，新疆成為全國重要的西瓜、甜瓜制種基地，這些發(fā)展成績均離不開種質(zhì)資源的收集與保存。
種質(zhì)資源是指攜帶生物遺傳信息且具有實際或潛在利用價值的載體，是育種研發(fā)的物質(zhì)基礎。古老的地方品種、新培育的推廣品種、國外引進育種材料以及野生近緣種，都屬于種質(zhì)資源。占有的種質(zhì)資源越豐富，基因開發(fā)的潛力就越大，種業(yè)創(chuàng)新的基礎就越牢，后勁就越足。因此，種質(zhì)資源是一個國家的關鍵性戰(zhàn)略資源，保護利用的價值巨大。
2020年，新疆正式啟動第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動。相關科研單位組建了專業(yè)調(diào)查隊，深入全疆各地對征集和收集的農(nóng)作物種質(zhì)資源進行整理、分類、鑒定，并結合農(nóng)民認知進行編目。截至目前，新疆已累計收集各類農(nóng)作物種質(zhì)資源5741份，小麥野生近緣種等一批珍稀特有農(nóng)作物種質(zhì)資源得到有效保護，黑高粱等一批地方特色種質(zhì)資源得到挖掘。
種質(zhì)資源要實現(xiàn)長期保存并用于育種創(chuàng)新，離不開種子庫的保護與管理。新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物品種資源研究所有一間150平方米恒溫恒濕的房間，國家作物種質(zhì)資源庫（新疆分庫）就設在這里，保存在這里的種子在幾十年、甚至數(shù)百年之后仍具遺傳特性和一定發(fā)芽率。
“每一份進入資源庫的種質(zhì)資源都將進行發(fā)芽率、遺傳多樣性等實驗，建立檔案信息。”新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物品種資源研究所所長徐所長介紹，科研人員會對每一份種質(zhì)資源的狀態(tài)進行監(jiān)測，在必要時進行繁殖更新，保持它們的遺傳完整性以及高保真率。
經(jīng)過多年的建設，目前，國家作物種質(zhì)資源庫（新疆分庫）保存了來自20多個國家和地區(qū)的近3萬份種質(zhì)資源，涵蓋57種作物。新疆也已建成各類種質(zhì)資源保存庫、基因庫、資源圃、自然保護區(qū)等69個，一大批種質(zhì)資源得到保護與利用，豐富了新疆種質(zhì)資源類型和數(shù)量，為育種創(chuàng)新提供了有力的資源保障。
鑒定與評價：深度挖掘種質(zhì)資源遺傳特性
在新疆伊寧市城郊，有一片占地100余畝的蘋果樹林，這里是新疆伊犁哈薩克自治州農(nóng)業(yè)科學研究所國家果樹種質(zhì)新疆野蘋果資源圃，種植了300多種野蘋果樹，是一座活體的種質(zhì)資源庫。種植在這里的野蘋果樹是科研人員從野外將枝條采集回來進行嫁接后定植的，各類蘋果植株樣貌各不相同，果實酸甜不一，產(chǎn)量高低不均，常人看來似乎沒有任何開發(fā)價值。
但在育種家眼里，這些野蘋果蘊含著寶貴的遺傳基因。“很多野蘋果帶有優(yōu)質(zhì)抗病基因，對現(xiàn)有主栽品種的改良具有重要價值。”新疆伊犁州農(nóng)業(yè)科學研究所園藝研究室主任張先生說，科研人員會觀察記錄野蘋果的各種性狀，對有特異性狀的種質(zhì)資源開展專門研究，完成收集、保存、評價鑒定、編目及分發(fā)利用等工作。
目前，該資源圃已累計收集保存果實品質(zhì)性狀優(yōu)良的各類新疆野蘋果種質(zhì)資源334份、新疆地方蘋果品種15份。通過鑒定評價，篩選出具有矮化、抗寒、抗旱、抗病、高酸、高維生素C等特異性狀的種質(zhì)資源30多份，為蘋果育種研究提供技術支持。
在育種過程中，育種家會將具有不同特性的同類作物通過雜交組配等手段，將優(yōu)異的性狀組合在一起，但不論采取哪種育種方式，全面了解種質(zhì)資源遺傳特性是必要條件。
近年來，國家作物種質(zhì)資源庫（新疆分庫）已經(jīng)將資源遺傳特性的鑒定與研究作為一項重點工作。育種專家借助資源庫品種資源優(yōu)勢，培育出以胡麻“伊亞4”、綠豆“冀綠7號”等為代表的多類型新疆特色經(jīng)濟作物新品種，同時向社會共享種質(zhì)資源5600份，近百個品種實現(xiàn)直接生產(chǎn)利用。
“2022年我們將聯(lián)合新疆14家科研單位，開展小麥、玉米、棉花等1萬份農(nóng)作物種質(zhì)資源的表型鑒定與評價，將種質(zhì)資源遺傳信息掌握清楚，讓育種創(chuàng)新有的放矢。”徐所長介紹，今后一個時期，將在表型鑒定基礎上，利用生物技術對目前搜集保存的種質(zhì)資源的基因進行精準鑒定，在豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性、抗蟲性、抗逆性等多方面進行深度挖掘，為新疆乃至國家的育種行業(yè)提供有效的參考。
創(chuàng)新與利用：產(chǎn)學研結合選育優(yōu)質(zhì)作物品種
“新疆種質(zhì)資源優(yōu)勢突出，特異種質(zhì)資源多。但在資源的保護與利用方面，仍有許多短板需要補齊。”徐所長說。
不久前，新疆谷子產(chǎn)業(yè)技術研究院在新疆農(nóng)業(yè)科學院掛牌成立。該研究院是新疆首個谷子產(chǎn)業(yè)技術研究院，由生產(chǎn)企業(yè)和科研單位共同發(fā)起，共同選育適宜新疆種植的優(yōu)良谷子品種。
2018年，新疆農(nóng)業(yè)科學院“訪惠聚”駐村工作隊和新疆疏勒縣粥師傅谷業(yè)科技有限公司進行合作，開始在疏勒縣試種復播谷子，2021年播種面積已擴大到6.8萬余畝，種植區(qū)域涵蓋了新疆喀什地區(qū)、新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州及新疆阿克蘇地區(qū)的4個縣。
“隨著復播谷子推廣成功，谷子的營養(yǎng)價值得到廣泛認同，但種質(zhì)保存受品種、環(huán)境、貯藏方式及加工條件等多種因素制約的問題也逐漸顯現(xiàn)，迫切需要種業(yè)的技術支持。”粥師傅谷業(yè)科技有限公司董事長周董說，新疆谷子產(chǎn)業(yè)技術研究院將針對目前谷子生產(chǎn)品種單一的現(xiàn)狀，引進國家谷子產(chǎn)業(yè)技術體系的谷子品種3至4個，進行示范種植，篩選產(chǎn)量高、品質(zhì)性狀好、適宜在南疆種植的谷子品種，加大新品種推廣示范力度，同時延伸谷子生產(chǎn)加工鏈條，推動谷子產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
這是企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與科研機構育種環(huán)節(jié)緊密結合，利用種質(zhì)資源庫選育適合優(yōu)質(zhì)作物品種，提高產(chǎn)業(yè)綜合效益的最新例證。徐所長說：“今后，將建立更多靈活高效的合作機制，讓種質(zhì)資源更好地服務全區(qū)種業(yè)發(fā)展。”
目前，國家作物種質(zhì)資源庫（新疆分庫）已基本處于飽和狀態(tài)，它的升級版新疆農(nóng)作物種質(zhì)資源保存與創(chuàng)新利用中心項目已經(jīng)立項即將啟動建設。“十四五”末，農(nóng)作物種質(zhì)資源保存量將不低于10萬份。屆時，依托更加完善的種質(zhì)資源保護開發(fā)體系，將有更多企業(yè)和科研單位共同參與到育種創(chuàng)新工作中，打造產(chǎn)學研相結合、育繁推一體化的現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展體系，助力全區(qū)種業(yè)發(fā)展。
