我国是世界上农作物种质资源最丰富的国家之一。近年来,随着工业化、城镇化进程加快,农业种植结构调整以及气候环境变化等,野生近缘植物资源因其赖以生存繁衍的栖息地环境变化而急剧减少,地方品种大量消失,生物多样性受到破坏,亟需加大对濒临灭绝的野生种质资源进行抢救性调查和收集,对生产上不再大面积生产应用的地方品种以及一些特异资源进行普查和征集,保护人类赖以生存的基因库,保持生物多样性。
2015年2月,农业部、国家发展改革委、科技部印发《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划(2015-2030年)》,确定了今后我国农作物种质资源保护与利用的总体思路、发展目标、主要任务和行动计划。农作物种质资源普查与收集行动是《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划(2015-2030年)》确定的第一大行动计划,拟用5年左右时间,全面普查、系统收集全国2 200个农业县的农作物种质资源,对种质资源丰富的650个县进行实地调查和抢救性收集,征集和收集农作物种质资源10万份,鉴定评价、编目入库保存种质资源7万份,实现珍惜、野生资源有效收集和保护,资源保存总量大幅提升,结构优化。
种质资源又称遗传资源。种质指农作物亲代传递给子代的遗传物质,其往往存在于特定品种之中,如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物,都属于种质资源的范围。
建立了国家农作物种质资源保存长期库、中期库、种质圃、原生境保护点和国家基因库相结合的种质资源保护体系。截至目前,我国保存农作物种质资源48万余份,其中国家长期保存350多种农作物的种质资源44万份,位居世界第二。
对所保存的种质资源进行了基本农艺性状鉴定,筛选出一批高产、优质和抗逆性强的种质资源,对部分特异资源进行了基因组测序与功能基因研究。
初步建立了表型与基因型相结合的种质资源鉴定评价体系,开展了种质资源创新研究,利用多样化地方品种和野生近缘种中的优异特性,创制了一批新材料。
构建了种质资源展示和共享平台,近十年累计向国内分发、国外交换种质资源35万余份(次),为农作物育种与基础研究提供了支撑。
珍稀、野生资源得到有效收集和保护,优异资源得到有效引进,资源保存总量大幅提升,结构优化。到2020年,新增种质资源7万份,保存总量达55万份,其中国家长期保存50万份,引进资源比例提高到25%;到2030年,再新增种质资源23万份,保存总量达78万份,其中国家长期保存70万份,引进资源比例提高到30%。
攻克一批种质资源保护与利用的关键技术,发掘一批有重要育种价值的新基因,创制一批突破性的新种质。到2020年,完成5万份种质资源的重要性状表型精准鉴定、全基因组水平基因型鉴定及关联分析,发掘和创制500份有重要育种价值的新种质。到2030年,再完成10万份种质资源的重要性状表型精准鉴定、全基因组水平基因型鉴定及关联分析,再发掘和创制1 000份有重要育种价值的新种质,为新品种培育奠定坚实的物质基础。
构建由种质保存库(圃)、原生境保护点、鉴定评价(分)中心、信息网络平台组成的全国农作物种质资源保护、鉴定评价和共享利用体系。到2020年,基本完成种质资源保存库(圃)和鉴定评价(分)中心认定与完善;到2030年,基本完成原生境保护点、监测预警中心(站)及国家种质资源数据库、信息查询、展示分发体系完善与补充建设。
一是保护力度越来越大。呈现出从一般保护到依法保护、从单一方式保护到多种方式配套保护、从种质资源主权保护到基因资源产权保护的发展态势。
二是鉴定评价越来越深入。对种质资源进行规模化和精准化鉴定评价,发掘能够满足现代育种需求的优异资源和关键基因,已经成为发展方向。
三是保护和鉴定体系越来越完善。世界大多数国家均建立了依据生态区布局,涵盖收集、检疫、保存、鉴定、种质创新等分工明确的农作物种质资源国家公共保护和研究体系。
四是共享利用机制越来越健全。随着《生物多样性公约》《粮食和农业植物遗传资源国际条约》等国际公约的实施,国家间种质资源获取与交换日益频繁,已经形成规范的资源获取和利益分享机制。
全面普查、系统收集我国农作物种质资源,重点引进作物起源中心和多样性中心的优异种质资源。对新收集的资源进行编目、入库(圃)保存,对特异资源和重要无性繁殖作物种质资源通过试管苗、超低温、DNA等方式进行复份保存。
建立高效完善的种质资源鉴定评价、基因发掘与种质创新技术体系,规模化发掘控制作物产量、品质、抗逆、养分高效利用等性状的基因及其有利等位基因,并进行功能验证,创制高产、优质、高效、广适、适合机械化等目标性状突出和有育种价值的新种质。
开展不同民族、特定环境与各类植物及其类群相互作用的演变趋势研究,阐明种质资源与社会、环境协同进化规律和有效保护机制;开展农作物起源与种质资源多样性研究,阐明野生种、地方品种和育成品种的演化关系,以及地方品种和骨干亲本形成的遗传基础。
定期监测种质库(圃)和原生境保护点保存资源的活力与遗传完整性,及时繁殖与复壮,实现安全保护。完善种质资源分类管理标准,为种质资源管理提供支撑。
围绕上述主要任务,在做好种质资源保护和研究日常工作的基础上,抓住最紧迫、最关键、最薄弱的环节,组织开展几项重点行动计划。
我国分别于1956-1957年和1979-1983年对农作物种质资源进行了两次大规模普查。三十多年来,气候、自然环境、种植业结构和土地经营形式发生了很大变化,有必要对我国农作物种质资源进行第三次普查与收集。
研究制定粮食、园艺、牧草等不同作物种质资源的普查与收集技术规范。全面普查我国2 000多个农牧业县不同历史阶段、不同作物种质资源的分布、演化与利用情况;系统调查我国多样性富集中心和边远地区的各类种质资源,了解当地居民对不同农作物种质资源的认知、保护和利用途径,重点收集地方品种和培育品种,抢救性收集濒危、珍稀野生近缘种。通过计划实施,进一步查清我国农作物种质资源家底,明确不同农作物种质资源的多样性和演化特征,预测今后农作物种质资源的变化趋势,提出农作物种质资源保护与持续利用策略,收集种质资源10万份,人库保存7万份。
该计划由农业部会同有关部门共同组织,地方参与,国家级专业科研院所为技术依托,组织全国相关单位,以县级行政区划为单位进行全面普查、系统调查与收集。
实施时间为2015-2020年。
我国农作物种类丰富多样,但许多重要的农作物如小麦、玉米、马铃薯、油菜、紫花苜蓿等并不起源于我国,迫切需要引进这些作物的优异种质资源。
加强与东南亚、西亚、拉丁美洲等玉米、小麦、马铃薯等作物起源地及多样性富集国家和美国、俄罗斯、澳大利亚等牧草种质资源保护大国的合作,开展种质资源的联合考察、技术交流,建立联合实验室,共享研究成果和利益,加大优异资源引进和交换力度。
通过计划实施,引进优异种质资源13万份,其中,2015-2020年引进5万份,2021-2030年引进8万份,进一步丰富我国种质资源的多样性。
该计划由农业部、科技部共同组织,科研院所、高等院校、种子企业等承担。
实施时间为2015-2030年。
农作物种质资源安全保存与监测是种质资源工作的基本任务,是体现种质资源战略性的关键环节。今后一个时期,既需要对新收集资源进行入库(圃)保存,又需对现存资源进行适时监测。
完善农作物种质资源保护技术规范,对新收集的种质资源进行基本农艺性状鉴定、信息采集、编目人库(圃)、长期保存;研究高存活率和遗传稳定的茎尖、休眠芽、花粉等外植体超低温和DNA保存关键技术,以及快速、无损的活力监测和预警技术;依据作物种质类型、保存年限和批次,每年随机抽取5%的保存种质样品,监测种质保存库(圃)和原生境保护点种质资源的活力与遗传完整性,并及时更新与复壮。
通过计划实施,完成26万份新收集种质资源的整理编目与繁殖入库(圃)长期保存。其中,2015-2020年完成6万份,2021-2030年完成20万份,实现50%无性繁殖和多年生作物种质资源的超低温、试管苗及DNA复份安全保存,确保长期保存种质的活力和遗传完整性。
该计划由农业部牵头,由国家种质库(圃)原生境保护点及地方相关单位共同实施。
实施时间为2015-2030年。
目前我国农作物种质资源评价多为单一性状、单一环境下的鉴定结果,缺乏基因信息和综合评价,限制了种质资源在育种中的有效利用。因此,亟需开展种质资源多性状、多环境下的表型精准鉴定与基因型鉴定。
以初选优异种质资源为研究对象,在多个适宜生态区进行多年的表型精准鉴定和综合评价,筛选具有高产、优质、抗病虫、抗逆、资源高效利用、适应机械化等特性的育种材料,并开展全基因组水平的基因型鉴定,对特异资源开展全基因组测序与功能基因研究,发掘优异性状关键基因及其有利等位基因。
通过计划实施,完成15万份种质资源的表型精准鉴定和基因型鉴定,其中,2015-2020年完成5万份,2021-2030年完成10万份,并开展表型和基因型关联分析,筛选出具有应用价值的育种材料。
该计划由农业部、科技部、国家发展改革委共同组织,由国家级、省部级科研院所和高等院校,以及国家基因库等单位共同实施。
实施时间为2015-2030年。
我国拥有丰富的地方品种、野生种等种质资源,由于遗传累赘和生殖隔离等问题,许多优异基因难以被育种家直接利用。因此,亟需开展种质创新,拓宽育种遗传基础。
以地方品种、野生种为供体,通过远缘杂交、理化诱变、基因工程等技术手段,向主栽品种导人新的优异基因,研究该优异基因的遗传与育种效应,剔除遗传累赘,规模化创制遗传稳定、目标性状突出、综合性状优良的新种质;研究建立创新种质中优异基因快速检测、转移、聚合和追踪的技术体系,向育种家提供新材料、新技术等配套服务,促进创新种质的高效利用。
通过计划实施,创制 1 500份有重要育种价值的新种质,其中,2015-2020年创制500份,2021-2030年创制1 000份,为新品种选育提供优异材料。
该计划由科技部、农业部共同组织国家级、省部级科研院所和高等院校等实施。
实施时间为2015-2030年。