山东省野生大豆种质资源的保护与利用

张煜　王鹏　刘玮等

摘要：野生大豆是栽培大豆的近缘野生种，具有抗逆性强、蛋白含量高、丰产性好等优良性状。本文分析了山东省野生大豆种质资源保护和利用过程中存在的问题，在此基础上提出包括加强宣传、扩大野生大豆资源保护区、加强迁徙地保护等可操作的对策和建议，为更好地发挥山东省的野生大豆资源优势提供了依据。

关键词：野生大豆；种质资源；山东省；保护

中图分类号：S565.102.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）07-0145-05

AbstractWild soybean （Glycine soja） is the relative of cultivated soybean （Glycine max）， which possesses good traits of strong tolerance， high protein content， high yield and so on. Based on the analysis of problems in conservation and utilization of wild soybean germplasm resources in Shandong Province， some countermeasures and proposals were put forward such as stepping up publicity， expanding protected areas of wild soybean， strengthening migration protection， etc. All these provided references for better playing the advantages of wild soybean resources in Shandong Province.

Key wordsWild soybean； Germplasm resources； Shandong Province； Protection

目前，中国大豆对外依存度高达80%，国产大豆被国外转基因大豆挤压得毫无立足之地。山东省是大豆种植和消费主要省份，也是黄淮海地区大豆良种生产、供应的第一大省，但由于近年化肥等农资价格一路上涨，大豆种植收益不断下降，一些农民开始改种收益更高的玉米和水稻，导致大豆种植面积锐减。另根据青岛海关统计，2011年前11个月山东口岸进口大豆1 079万吨，价值高达48.3亿美元，对外依存度过高，加大了山东省大豆产业风险。

振兴大豆产业的关键是要有优良的品种。目前，我国栽培大豆育成品种存在遗传多样性水平较低、遗传基础狭窄的问题，全国各地区大豆品种的系谱分析表明其遗传背景都不同程度地来自少数几个种质，相对于栽培大豆，野生大豆的遗传多样性则要丰富的多[1]。野生大豆作为栽培大豆的原始祖先，与栽培大豆之间没有生殖隔离，是大豆育种的重要基因来源[2]。野生大豆具有高蛋白、多花多荚且种子繁殖系数高、高病虫害抗性以及强抗逆能力等多种大豆育种所亟需的优良性状基因[3～5]，是大豆育种的希望所在。因此，保护好野生大豆种质资源是大豆产业实现全面振兴的重要基础。

1山东省野生大豆种质资源概况

1.1野生大豆形态特征

野生大豆（Glycine soja）是栽培大豆的野生近缘种，在系统分类学上属于豆科（Leguminosae）、蝶形花亚科（Papilionideae）、大豆属（Glycine）中的黄豆亚属（Soja）[6]。野生大豆为一年生缠绕性草本植物，株高10～70 cm；茎细弱，分枝和缠绕性极强；具有无限结荚习性，荚果成熟时荚皮颜色为黑色或深褐色，个别的呈黄色，成熟时易炸荚；种子小，多为黑色；种皮多有泥膜；直根系，由主根、侧根和须根组成，浅层根系均有根瘤菌寄生，多着生于主根基部[6，7]。

1.2山东省野生大豆的种类

在不同的环境条件下，山东省野生大豆经长期的自然选择与进化，形成了不同的生态类型。按照叶型来分，山东省野生大豆主要分为卵圆叶型、椭圆叶型和披针叶型。

卵圆叶型野生大豆是山东省内分布最为广泛的一种类型，主要特点是植株高大、蔓生、无限结荚习性，主茎与分枝特别明显，株高140～146 cm，分枝6～12个，节数24～39节，节间较长，花紫色或白色，根系较发达，多生长在芦苇塘或与小灌木缠绕伴生。

椭圆叶型茎较细，蔓生，无限结荚习性，节间较短，主茎与分枝大多明显，株高102～367 cm，分枝20个左右，棕毛，花紫色，荚稀，根系不发达。

披针叶型叶狭长，主茎细弱而有韧性，多为纵生分枝，株高80～100 cm，最高者达150 cm，棕、灰两种毛色，花色紫或浅紫色，着荚率低，根系很不发达，多生长在长年缺水的黄河大堤上、贫瘠荒地及丘陵地带，分布较广。

山东省野生大豆具有多荚多粒的农艺学特性，单株结荚数平均在452.71个以上，最多可达1 438个；单株粒数最多达2 735粒。山东省野生大豆种类繁多，除一般类型外，还存在丰富的变异类型，例如白花野生大豆、狭叶型野生大豆、宽叶蔓豆、白花野生两型豆等[8，9]。

1.3野生大豆的分布

野生大豆在世界上分布范围狭窄，只限于东亚中北部非干旱的温带地区，包括中国、朝鲜半岛、日本及俄罗斯的远东地区、库页岛、千岛等[10]。 我国是世界上野生大豆资源最为丰富、分布最广泛的国家。根据1978～1983年全国野生大豆考察的结果，在我国除新疆、青海、海南外，其余各省均有分布[7]。野生大豆在山东省分布广泛，北纬34°30′～38°15′、东经114°45′～122°45′范围内，东起胶东半岛，西至黄泛平原，南起沂蒙山区，北至渤海沿岸，均发现有野生大豆群落分布。

2山东省野生大豆种质资源的保存情况

作物种质资源保存包括原生境保存与非原生境保存两种方式。原生境保存是指在植物原来的生态环境中建立保护区或保护地，使重要作物野生种及野生近缘植物就地进行自我繁殖以保存种质。非原生境保存是指种质保存于该植物原产地以外的地方，即利用人工创造的适宜环境使种质较长时间保持其遗传完整性。非原生境保存包括在低温种质库中进行的种子保存、在种质圃中的植株保存以及在试管苗种质库中的组织培养物保存等[11～13]。

2.1山东省野生大豆种质资源的原生境保存

我国是大豆的起源地，也是野生大豆资源最丰富的国家。在历史上，有大豆种质的地方就有野生大豆的分布。但长期以来，不管是政府还是民众，对野生大豆资源的保护意识都非常淡薄。随着经济发展、人口增长以及工业化、城市化进程的不断加快，许多野生大豆生长的原生境遭到破坏，野生大豆数量不断减少。另外，近几年我国大量进口转基因大豆，而野生大豆与栽培大豆之间并不存在生殖隔离，转基因大豆外源基因会对野生大豆的遗传多样性造成很大的威胁。鉴于野生大豆资源目前所面临的问题以及在我国的分布现状，建立野生大豆原生境保护区，对目前野生大豆连片分布的区域实行重点保护就显得十分必要。

山东省野生大豆连片集中分布主要位于山东省垦利县境内。垦利县地处黄河三角洲腹地，属于暖温带半湿润型季风气候，适宜多种作物栽培与野生植物生长繁殖。早在20世纪六七十年代，野生大豆曾是当地农民生活、畜牧业养殖的重要植物之一。野生大豆不仅是优质牧草，也是保健医药植物和防碱改土、改善生态环境的重要植物，八十年代初，仅垦利县大汶流草场野生大豆连片面积就达到4 000公顷。由于人为因素、气候和黄河断流等因素的影响，野生大豆面积逐年减少，目前连片分布不足1 330公顷，野生大豆资源保存工作形势严峻。

基于黄河三角洲野生大豆濒危现状，2002年农业部批准立项组织实施“山东省黄河三角洲野生大豆种质资源原位保护区”建设，总投资250万元，于2004年建成。该项目有效保护了野生大豆品种资源，保全了野生大豆原生境，保护了野生植物资源的多样性，为育种、科研提供了丰富的种质资源基因库，具有巨大的生态效益、经济效益以及社会效益。另外，该项目提高了群众对野生大豆重要性的认识，增强对野生大豆资源的保护意识，起到了良好的宣传作用。

2.2山东省野生大豆种质资源的非原生境保存

基于对包括野生大豆在内的作物种质资源保护工作的高度重视，经山东省政府批准，成立了山东省农作物种质资源中心。该中心是国家农业科技黄淮海创新中心的重要组成部分，主要立足我省地方特色种质资源，面向黄淮海地区，进行种质资源的搜集、评价、保存及创新利用。中心建设了可容纳10万份种质的低温种质保存库，其中包括面积为145 m2中期库和面积为217 m2的短期库。种质库的建设是山东省作物种质资源保存体系建设的重要内容，有利于包括野生大豆在内的作物种质资源的保存与延续。截至目前，以山东省农业科学院为主体搜集保存野生大豆种质资源已超过300份。

3山东省野生大豆种质资源的开发利用

3.1野生大豆是一种优良的饲草资源

野生大豆可以作为饲草作物进行应用。早在20世纪六七十年代，野生大豆曾经是畜牧业养殖的重要植物之一。相关研究也发现，野生大豆产量高，营养丰富，茎叶柔软，鲜嫩多汁，叶量大，适口性好，各种家畜均喜采食，是一种不可多得的优质牧草。野生大豆还可以晒干加工为草粉。野生大豆草粉粗纤维含量低，必需氨基酸含量高，还含有丰富的维生素和矿物质，如类胡萝卜素、维生素K和B族维生素、黄色素等，是畜禽良好的维生素和蛋白质补充饲料[14，15]。野生大豆对自然环境具有很强的适应性，能够耐受高温、低温、盐碱等多种不良的生长环境，即使在其它种类牧草生长困难的地方，野生大豆也能提供较高的物质产量。野生大豆不仅单种产量较高，与玉米、高粱等高杆作物间作，野生大豆可以缠绕在高杆作物上，有利于冠层展开，改善植株群体的通风透光条件，不仅能节约利用耕地，也能进一步提高饲草产量。2005年，山东省牧草种植面积已达12×104 hm2，牧草产业发展势头强劲。野生大豆作为一种优质豆科类牧草，推广应用价值极高。

3.2野生大豆具有重要的药用价值

野生大豆的药用价值在我国古代的医学经典中均有记载。中医认为，野生大豆具有健脾利水，消肿下气；滋肾阴，润肺燥，治风热而活血解毒；止盗汗，乌发黑发以及延年益寿的功能。随着科学与技术的发展，人们从野生大豆中提取了多种药物活性物质，包括大豆异黄酮、亚麻酸等[16]。大豆异黄酮是大豆生长过程中合成的一类次级代谢产物，与雌激素具有相似结构，又称为植物雌激素，具有雌激素与抗雌激素双重作用，对缓解更年期综合症、预防癌症、预防骨质疏松、预防心血管疾病、抗炎、抗衰老、防止酒精中毒等具有一定作用。由于大豆异黄酮具有苦涩味，而在大豆品种改良的过程中，人们会很自然地淘汰那些口味差的品种，从而间接选择了大豆异黄酮含量低的品种，导致了栽培大豆的大豆异黄酮含量远低于野生大豆。利用野生大豆作为原料开发医药制品和保健食品，是野生大豆的一个重要应用方向。亚麻酸是另一类在野生大豆中含量很高的药物活性物质，是一类对人体有益的不饱和脂肪酸，能降低血液中胆固醇密度，可以预防及化解血栓的形成，用于预防高血脂、高血压、脂肪肝、心肌梗塞等疾病，具有非常高的保健价值。

3.3野生大豆在大豆育种中的应用

人类经过多年的育种实践以提高作物单产，并将所培育的高产作物进行了大面积推广。由于培育品种在产量及其他人类所需的特殊品质方面的优势，这些遗传组成单一的高产品种淘汰了历史上众多的地方品种。大面积推广品种的遗传基础狭窄是导致毁灭性病害流行的根源，因此拓宽农作物品种的遗传基础异常重要。20世纪50年代中期，美国大面积发生大豆孢囊线虫病，使得大豆生产濒于毁灭，来自中国的大豆资源“北京小黑豆”成为“救星”。它们从“北京小黑豆”中发现了抗孢囊线虫病的基因，将其转育到当地栽培大豆中，育成了新的高产抗病品种，使大豆生产迅速复苏，稳定发展，并带动美国成为世界最大的大豆生产国和出口国。作为大豆的原产国，我国拥有世界上最为丰富的野生大豆资源，这种资源优势为我国大豆育种事业的发展提供了有力的保障。我国的育种专家先后利用野生大豆种质育成了吉育59、吉育66、中野 1号、中野 2号、科杂1号等优良的大豆新品种[17～20]。随着分子生物技术的飞速发展，野生大豆种质资源在大豆育种中的应用渠道不断拓宽。Concibido等（2003）[21]将野生大豆高产性状控制基因转入遗传背景不同的6个栽培大豆品系中，发现该基因在 2 个栽培大豆遗传背景中有增产效果，不同地点可稳定增产9%。

早在20世纪70年代，山东省农业科学院就曾利用野生大豆进行过育种中间材料的培育工作。东营市农科所于2007年开展野生大豆和大豆杂交选育试验研究，现已培育出野生大豆杂交四代，无论是产量还是蛋白质含量都有显著的提高，饲草产量比野生大豆提高了30%以上，且表现出叶片大、直立性强、抗逆性强、结荚多等杂交优势。

另外，由于野生大豆具有耐盐特性，在盐碱地上也可以正常生长，可以在山东滨海地区盐碱地进行推广种植，在作为牧草及医药植物创造直接经济效益的同时，还能起到改良盐碱地、改善生态环境的作用，产生巨大的生态效益。

4山东省野生大豆种质资源保护利用中

存在问题及分析4.1野生大豆种质资源生存环境受到严重威胁

虽然山东省野生大豆资源较为丰富，但是随着人口增加和人民对物质生活需求的提高，野生大豆资源所承受的压力将不断增加。在东营建立的自然保护区有效遏制了野生大豆资源面积的萎缩，但是在其他因素影响下，野生大豆资源减少并未停止。

首先，环境污染的不断加剧对野生大豆种质资源造成了严重威胁。近代工业推动了人类文明发展，但大量石油、煤炭、天然气等能源的生产及利用造成温室气体效应及空气污染，将直接影响野生大豆资源生存。由于山东石油化工企业相对较多，给野生大豆资源生存条件造成不利影响。

其次，现代农业的发展也对野生大豆资源的生存环境造成了威胁。野生大豆喜湿，多生长在湿地、河边、渠旁、芦苇塘边缘、排水沟边等潮湿处。对湿地、滩涂进行的围垦造田、过度放牧以及使用大量除草剂使得野生大豆遭到毁灭性破坏。

4.2野生大豆资源研发水平偏低

目前山东省野生资源保护、利用与研究体系尚不健全，相互之间关联度小。虽然野生种质资源收集保存工作取得了一定成效，但缺少深入系统的研究，其优异基因资源利用水平低。野生大豆鉴定评价工作目前基本停留在表型以及生理生化指标的研究上，分子生物学水平的基因鉴定刚刚开始，种质改良创新环节薄弱，不能满足育种和生产快速发展的需求。

5山东省野生大豆保护及可持续利用对策

5.1加强宣传教育，增强群众的保护意识

农村经济与文化相对落后，农村人口知识水平相对偏低，不仅影响到了农村经济发展，也不利于生物多样性保护。当地居民是植物资源开发与利用的主体，因此野生资源保护工作应建立在广泛的群众基础上。各级农业主管部门应多方式、多角度开展宣传教育，普及相关知识，增强民众的保护意识，形成自觉保护野生大豆的社会氛围。

5.2扩大野生资源保护区

目前，在黄河三角洲自然保护区设置了66.7 hm2野生大豆核心保护区，使其原生境保护得到改善。野生大豆资源属于国家二级野生濒危物种，应在原保护区基础上采取补种方式扩大面积，丰富野生大豆资源群落。

5.3迁徙地保护

在原生境保护基础上，为确保野生大豆保护风险降到最低，应实施迁徙地保护，把收集的野生大豆种质异地备份保存，同时设立专门的野生大豆资源圃进行异地繁殖保存。为确保安全，收集的野生大豆资源经过筛选编目入山东省农作物种质资源中心种子库保存。

5.4加强国内国际合作

通过与国际及国内野生植物资源保护研究机构合作，可以学习借鉴国内外先进的管理模式与措施，同时引进不同地区的野生大豆资源，为山东省野生大豆资源多样性提供支撑。

5.5加强基础科学研究

植物资源的开发利用是发展现代产业的重要基础，对野生植物资源开发、利用、保护离不开野生植物资源基础研究。野生大豆的潜在价值还没有被完全开发出来，建议设立专业野生大豆研究机构，探索和解决野生大豆保护利用过程中的技术难点，为科学合理地开发、利用、保护野生大豆资源做好技术储备。

5.6加大野生大豆保护资金投入

由于野生大豆资源保护工作的特殊性，国家财政应给予专项资金支持，才能维持其延续性和持续性。把野生大豆资源保护经费纳入各级财政预算，安排专项资金，加大对野生大豆普查、收集、保存、研究、创新工作的经费投入。并且转变思路，制定相关政策，吸引民间资本加入野生大豆资源保护。

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