浙江第一座綜合性的農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)，日前在浙江省農(nóng)科院楊渡基地揭牌。這是支撐浙江“科技強(qiáng)農(nóng)”目標(biāo)的一項(xiàng)重要工程。
什么是“種質(zhì)”？它和“種子”的概念不太相同。種質(zhì)指生命體內(nèi)的遺傳物質(zhì)。不僅是種子，枝條、根莖，甚至是用試管組培出來(lái)的植物細(xì)胞，只要包含不同的基因性狀，就是一份獨(dú)特的種質(zhì)資源。
這樣來(lái)理解，種質(zhì)資源庫(kù)，其實(shí)就是一座基因庫(kù)，一座“活”的生物“圖書(shū)館”。
有人做過(guò)這樣的類(lèi)比，如果把一個(gè)核苷酸當(dāng)作一個(gè)字符的話，那么一個(gè)普通植物細(xì)胞里貯存的遺傳信息，大概相當(dāng)于一個(gè)小型圖書(shū)館全部藏書(shū)的字?jǐn)?shù)。
這座種質(zhì)庫(kù)，籌備了5年，建了2年，如今終于將迎來(lái)第一批科研人員、第一批種質(zhì)的入駐。
種質(zhì)庫(kù)建設(shè)工作小組組長(zhǎng)、浙江省農(nóng)科院作物與核技術(shù)利用研究所原所長(zhǎng)張小明研究員，他懷著萬(wàn)分期待，講述了浙江建綜合性種質(zhì)庫(kù)的深遠(yuǎn)意義。
浙江省農(nóng)作物種質(zhì)資源中期庫(kù)揭牌
“種子是農(nóng)業(yè)的‘芯片’，種質(zhì)是芯片的原材料”
這些天，張小明仍不時(shí)在海寧和杭州之間奔波。剛揭牌的種質(zhì)庫(kù)，還有一些設(shè)施設(shè)備、辦公用品需要安排妥當(dāng)，他全都親力親為。
在浙江建綜合性農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)的呼聲，2014年就有了。張小明和幾位農(nóng)科院的老科學(xué)家是最早提出設(shè)想的人。
“之前，浙江只有水稻庫(kù)、茶樹(shù)圃等一些單個(gè)品種的‘專(zhuān)業(yè)庫(kù)’，小麥、玉米、大豆、蔬菜等大部分農(nóng)作物的種質(zhì)都散落在各處，未能得到妥善保存，一度成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)短板。”
中國(guó)在1986年就建成了國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)，在浙江之前，湖南、山西、廣西等多個(gè)省份都已經(jīng)有了自己的種質(zhì)庫(kù)。張小明最開(kāi)始做的，就是到各個(gè)兄弟省份的種質(zhì)庫(kù)調(diào)研。“現(xiàn)在浙江建好庫(kù)之后，已經(jīng)成了別的省份的學(xué)習(xí)對(duì)象。”他說(shuō)。
浙江為什么需要自己的種質(zhì)資源庫(kù)？
張小明打了個(gè)比方，如果說(shuō)種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種質(zhì)就是制造這枚芯片最基本的原材料。
“育種，就是從種質(zhì)資源中挖掘優(yōu)勢(shì)基因，再通過(guò)各種技術(shù)手段，讓農(nóng)作物的后代生長(zhǎng)范圍更廣，生長(zhǎng)速度更快，產(chǎn)量更高，適應(yīng)性和抗逆性更強(qiáng)，讓人類(lèi)可食用產(chǎn)品更充裕。”張小明說(shuō)。
分子育種、設(shè)計(jì)育種等技術(shù)的出現(xiàn)變革了傳統(tǒng)育種方式，極大地提高了培育新種的效率，中國(guó)水稻研究所、之江實(shí)驗(yàn)室、湘湖實(shí)驗(yàn)室等一批科研機(jī)構(gòu)，在育種手段創(chuàng)新方面都有一技之長(zhǎng)，但歸根結(jié)底，它們都需要豐富的基因資源作為基礎(chǔ)。
包括浙江在內(nèi)，省級(jí)的資源庫(kù)大多是“中期庫(kù)”。在國(guó)家長(zhǎng)期庫(kù)，種質(zhì)資源大多“只進(jìn)不出”，具有戰(zhàn)略安全意義，中期庫(kù)除了收集、保存、鑒定種質(zhì)之外，更承擔(dān)了對(duì)外分發(fā)、共享種質(zhì)資源，服務(wù)科學(xué)研究的職責(zé)。
“種質(zhì)庫(kù)算得上是一項(xiàng)純公益性的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施。”張小明說(shuō)，種庫(kù)前期投入大，需要專(zhuān)門(mén)的人員管理，但自身很難產(chǎn)出成果，也沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。特別是大型的綜合庫(kù)，以往單靠科研單位的力量是很難建起來(lái)的。
決心補(bǔ)齊這項(xiàng)短板，體現(xiàn)出了浙江建設(shè)現(xiàn)代種業(yè)強(qiáng)省和特色品種大省的魄力。
“保存地方種質(zhì)，也是保存一段故事”
2015年，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)“第三次全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動(dòng)”。在這次行動(dòng)中，浙江調(diào)查收集和征集到各類(lèi)種質(zhì)資源三千多份。普查工作為種質(zhì)庫(kù)的建設(shè)奠定了重要基礎(chǔ)。
張小明表示，這次普查行動(dòng)，大部分工作都可以被稱(chēng)作是“搶救性”的。
翻開(kāi)張小明桌上的一本《浙江農(nóng)作物種質(zhì)資源·豆類(lèi)作物卷》，你也許會(huì)感到詫異，光是大豆，入選該書(shū)的竟然有77個(gè)不同的資源，它們的名字讀起來(lái)很是新奇，淳安六月白豆、浦江羊毛豆、天臺(tái)細(xì)毛白、安陽(yáng)黑豆……大多與浙江的地名捆綁在一起。
《浙江農(nóng)作物種質(zhì)資源·豆類(lèi)作物卷》中描述的淳安六月白豆資源狀況
然而在許多品種的介紹里，都能看到這樣令人遺憾的描述：“在某某縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)戶零星種植，已很難收集到。在異位妥善保存的同時(shí)，建議擴(kuò)大種植面積。”
“小時(shí)候家里的米很香，為什么現(xiàn)在吃不到了？超市里買(mǎi)的蔬菜，為什么沒(méi)有農(nóng)民自家種的清甜？”張小明發(fā)現(xiàn)，住在大城市里的人時(shí)常有這樣的感嘆。這是因?yàn)?，種植戶用的種子，大多從種子公司那里批量購(gòu)買(mǎi)。長(zhǎng)此以往，地方品種受到擠壓，以致于面臨“瀕危”的風(fēng)險(xiǎn)。
“地方優(yōu)質(zhì)品種，一般產(chǎn)量比較低，只有一些老農(nóng)民喜歡，就種兩三分地，自家種，自家吃，下一代人去了城市里，沒(méi)人種地了，很容易再也找不到了。”
浙江擁有大量這樣古老、特色、珍稀的地方種質(zhì)資源。它們的流失，如同物種的消亡，每一年都在發(fā)生。浙江省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)，將為這些珍稀種質(zhì)提供一片棲息之所。
五谷豐登，還包蘊(yùn)著地方獨(dú)特的文化。很多地方品種都與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情息息相關(guān)。
普查中發(fā)現(xiàn)的“東陽(yáng)紅粟”，入選了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評(píng)選的2019年全國(guó)十大優(yōu)異種質(zhì)資源。當(dāng)年，張小明也參與了東陽(yáng)紅粟的申報(bào)工作。
東陽(yáng)紅粟
東陽(yáng)紅粟是長(zhǎng)長(zhǎng)的一串，顏色鮮艷，很適合作裝飾，據(jù)東陽(yáng)人介紹，當(dāng)?shù)匦路可狭?，?jīng)常用紅粟點(diǎn)綴，結(jié)婚出嫁時(shí)，也要取一片紅粟，和其它谷物一起裝擔(dān)。在東陽(yáng)人心里，紅粟不僅是糧食，更有吉祥、平安的寓意。
“保存地方種質(zhì)，也是保存一段故事，保存一種文化。”張小明說(shuō)。
“這是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的工作，要逐步挖掘，認(rèn)真研究。”
從外觀看，浙江省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)由三個(gè)部分組成：一棟三層樓高的綜合樓，供科研人員實(shí)驗(yàn)、辦公用，緊挨著它，是存放種質(zhì)的冷庫(kù)，比一層樓略高一些，此外還有一片150畝的試驗(yàn)圃。
一樓、一庫(kù)、一圃，張小明說(shuō)，把這三項(xiàng)設(shè)施集中在一個(gè)地方，在全國(guó)的種質(zhì)庫(kù)中都是比較少見(jiàn)的，尤其是試驗(yàn)圃的面積，比很多地方都要大很多。
這樣布局，是為了最大程度提高科研效率。“種質(zhì)是活的資源，不是放起來(lái)就萬(wàn)事大吉了，我們還要不斷去檢驗(yàn)它們的生命力，要種植更新，這就是圃的作用。”
收到一份種質(zhì)后，科研人員首先要在圃里把種子種上一季，一是為了挑選出質(zhì)量最佳的選手，二是初步鑒定、比較，去掉重復(fù)的資源，接著才是干燥、包裝、稱(chēng)重，入庫(kù)保存。冷庫(kù)一共由8間不同標(biāo)準(zhǔn)的單體庫(kù)構(gòu)成，在-18℃的庫(kù)里，種質(zhì)的生命力降到最低，能夠存放長(zhǎng)達(dá)50年，同樣的材料在-5℃、2℃的庫(kù)中也有備份，進(jìn)出更為方便。
入庫(kù)后，定期的檢測(cè)必不可少，種質(zhì)的發(fā)芽率必須穩(wěn)定在一定水平，一旦發(fā)芽率下降，或者存放期到了，就需要再重新種一遍。
種子在生命的“最后時(shí)刻”回到土地里，發(fā)芽、生長(zhǎng)、結(jié)果，在這樣的輪回中，一次次延續(xù)它獨(dú)有的基因。
省農(nóng)科院海寧楊渡科創(chuàng)基地培育的農(nóng)作物
此前的報(bào)道中提到，種質(zhì)庫(kù)的近期種質(zhì)貯存量有30萬(wàn)份，遠(yuǎn)期貯存能力達(dá)45萬(wàn)份以上。然而，第一批種質(zhì)計(jì)劃入庫(kù)5000份，如此龐大的庫(kù)容，什么時(shí)候才能放滿？
“其實(shí)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)存放種質(zhì)的資源庫(kù)，很多都沒(méi)有超過(guò)10萬(wàn)份，浙江的這個(gè)庫(kù)，是為未來(lái)10年、30年甚至更長(zhǎng)的戰(zhàn)略需要設(shè)計(jì)的，也就是說(shuō)，我們預(yù)期在未來(lái)一段較長(zhǎng)的時(shí)間里存放30萬(wàn)份種子，如果需要，還能繼續(xù)擴(kuò)容到45萬(wàn)份。”
張小明說(shuō)，未來(lái)計(jì)劃通過(guò)立法、立規(guī)、開(kāi)展合作等多種方式，收集育種專(zhuān)家培育的新種，最大限度發(fā)揮種質(zhì)庫(kù)的作用。
此外，種質(zhì)庫(kù)的研究人員還將做好每一份種質(zhì)的基因鑒定、評(píng)價(jià)工作，建好信息共享平臺(tái)。
有人會(huì)問(wèn)，這么多種質(zhì)，每一份，都有它的價(jià)值嗎？
張小明說(shuō)，他看得非常長(zhǎng)遠(yuǎn)。“我們不期望每一份資源都能立刻派上用場(chǎng)，現(xiàn)在的幾千份種質(zhì)里，有幾份能馬上被利用起來(lái)，已經(jīng)很不容易，這是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的工作，要逐步挖掘，認(rèn)真研究。”
張小明從1983年開(kāi)始從事水稻新品種遺傳育種研究工作，他觀察到，論水稻產(chǎn)量，中國(guó)肯定是全世界最高的，但是最好吃的米卻不一定在中國(guó)。
“我們平常吃的米飯分為梗米和秈米，過(guò)去最好吃的粳米在日本，最好吃的秈米在泰國(guó)，通過(guò)科研人員的共同努力，現(xiàn)在我們已經(jīng)有了超過(guò)它們的苗頭品種。”
為什么？他告訴記者，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，水稻選育的首要標(biāo)準(zhǔn)是高產(chǎn)，在一代代篩選的過(guò)程中，高產(chǎn)之外的基因性狀未得到保存，就逐漸丟失了。
種質(zhì)庫(kù)的存在，為的是避免這樣的遺憾，從現(xiàn)在起，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展，始終保留一份“希望的火種”。
