葛慈斌,刘 波,朱育菁
(福建省农业科学院农业生物资源研究所 350003)
福建省农业生物资源保存中心的建设
葛慈斌,刘 波*,朱育菁
(福建省农业科学院农业生物资源研究所 350003)
农业生物资源是维持人类生存、健康与发展的最根本物质基础,收集、保存农业生物资源是一项重要的基础性工作。该文介绍了“福建省农业生物资源保存中心”的建设目标、实施进展及取得的成效,并对其发展前景提出建议。
农业生物资源;保存;目标;成效
农业生物资源包括农作物、畜禽、水产、农业微生物和药用植物等种质资源,是维持人类生存、健康与发展的最根本物质基础,也是农业新品种和生命科学源头创新的材料基础[1]。因此,保护、利用农业生物资源,发掘其中的优异基因,是实现农业可持续发展的中心策略,也是体现国家(地区)综合实力及其国际竞争力的重要标志之一。正是因为农业生物资源的巨大作用,世界各国都十分注重对农业生物资源的收集和保存工作。迄今为止,全世界已经建成各类种质库1400余座,收藏种质资源700多万份(含各国重复保存部分)[2]。
福建省具有丰富的农业生物资源,但由于福建省的生态环境较为脆弱,加上人为因素,生物赖以生存的环境遭受破坏,许多珍贵的生物资源,特别是一些重要的农林植物资源濒临灭绝,急需加以保护。因此,在第二轮福建省种业创新与产业化工程项目的资助下,2015年4月由福建省农业科学院牵头组织全省相关涉农科研单位,组成43个资源研究团队,共同实施了“福建省农业生物资源保存中心”建设项目。本文在介绍我国农业生物资源收集保存现状的基础上,着重阐述了“福建省农业生物资源保存中心”项目的建设意义,以及实施近2年来在资源收集保存、种苗繁育、技术研发等方面取得的重要进展。
1.1 国家层面农业资源保存状况
1.1.1 作物方面 我国的自然生态环境多样,农业生产历史悠久,具有非常丰富的农业生物资源。经过多年的努力,目前我国已建成了多个农业生物资源保护体系,如以中国农业科学院作物科学研究所为主建成的国家农作物种质资源保护体系,包括1座长期库、1座复份库、10座中期库和相配套的43个种质圃,截至2015年底已长期保存200多种作物的种质资源47万份,居世界第二位[3]。自2001年起,我国农业部在国际上率先开展濒危状况严重、对农业可持续发展具有重要战略意义的农业野生植物物种的原生境保护点(区)建设工作,至2013年底已建成59个重要农业野生植物物种的169个原生境保护点,抢救性保护了一批重要的农业野生植物资源。中国西南野生生物种质资源库中的种子库,目前也收集保存各类野生生物种质资源8000多种、7万多份。
1.1.2 微生物方面 中国农业微生物菌种保藏管理中心是国家级农业微生物菌种保藏管理机构,负责全国农业微生物菌种资源的收集、鉴定、评价、保藏、供应及国际交流任务。该中心采用超低温冻结、冷冻干燥、矿物油保藏和斜面转接等方法,已保藏农业微生物资源共计603属、2199种、11 970株菌种,约30万份。
1.1.3 动物方面 国家家养动物种质资源平台(简称“家养动物平台”)是国家科技基础条件平台的重要组成部分,提供的服务内容包括猪、鸡、牛等畜禽和狐狸、鹿、貂等特种经济动物的活体、遗传物质和信息资源;家养动物平台以中国农业科学院北京畜牧兽医研究所作为依托单位,联合中国农业科学院特产研究所与家禽研究所、全国畜牧总站、中国农业大学、吉林大学等60余家科研院所、大学院校和养殖育种企业,以建设平台、服务社会为宗旨,整合多种类型资源,开展信息、实物、技术等共享服务工作。国家水产种质资源平台是唯一的全国性水产种质资源及水生生物资源收集保存和整理机构,是国家科技基础条件平台的重要组成部分,其牵头单位——中国水产科学研究院是唯一的国家级水产科研机构;国家水产种质资源平台根据水产种质资源生态分布类型和特点,按照各海区和内陆主要流域设计建立了8个保存整合分中心和地方级参加单位的两级平台建设运行体系;已有33家水产科研院所、大学等单位以协议方式成为平台成员单位,基本覆盖了全国涉渔科研单位;此外,平台还整合了多家国家级水产原良种场及龙头企业,使活体资源保存范围进一步扩大,保存质量不断提高;平台门户网站包含129个数据库,标准化表达了3.5万条资源记录,为开展高效的信息资源共享服务奠定了坚实的基础。
1.2 地方层面农业资源保存状况
在地方层面,目前有广东、江苏、山东、云南和贵州等省建设有省级生物种质资源保存机构,保存种类多样、具有地方特色的生物资源。2002年,广东省通过省市联动,建设了生物资源库(圃)共21个,保存各类生物种质资源达26.8万份,并建设“广东省生物种质资源数据库”及其平台网站。2009年,江苏省科技厅会同该省农业科学院、农林厅等9个部门共同打造的江苏省农业种质资源保护与利用平台,将该省23家省级农作物、林木、水产、家养动物种质资源圃纳入平台统一管理,已保存四大类433个物种的种质资源近5万份,并为科研、教学和生产单位提供农业种质资源信息查询和实物种质资源共享服务。山东省农业科学院建有目前国内面积最大的省级种质资源库,保存有各类农作物种质资源3.3万份。贵州省在2012年启动了国家科技基础性工作专项“贵州农业生物资源调查”项目,该项目主要采取普查与系统调查相结合的方式,重点开展贵州少数民族地区特色粮食作物、蔬菜及一年生经济作物、果树及多年生经济作物、药用植物、食用菌等农业生物资源的调查、收集和评价研究,目前该省的农作物品种资源研究所已保存以中药材为主的农作物种质资源2万余份。云南省农业科学院的国家种质勐海茶树分圃保存有860余份珍稀茶树资源材料,国家甘蔗种质资源圃保存有6个属16个种的甘蔗资源材料2369份,云南省作物种质低温保存库主要保存有粮食、蔬菜、油料和麻类4大类60余种约18 000份种质资源。
2.1 建设意义
福建省位于我国东南沿海,地处亚热带地区,热量丰富、雨量充沛,具有丘陵、河谷、盆地、滨海平原等多种地形地貌特征,生态优越,具有悠久的农业生产历史,农业动植物种质资源及基因资源丰富且有特色。全省有植物种类4500种以上、陆生野生动物资源800多种、畜禽品种资源60多种、海洋生物资源3400多种(鱼类750多种、贝藻类250多种),其中包括许多具有地方特色的农业资源。福建省委、省政府历来都十分重视农业生物资源的收集、保存和利用工作,多次组织开展农业生物资源的调查研究,有效地支撑了全省动植物育种和农业的可持续发展。目前,福建省农业科学院、福建农林大学、福建各地市农业科学研究所等单位,都保存有较多的农业生物资源。
尽管福建省农业生物资源保护与利用工作取得了显著成绩,但同时也应看到,随着工业化、城市化而造成的生态环境破坏与农业单一化发展,以及人口增长的压力,许多珍贵的生物资源因生境日益恶化而濒临灭绝,亟需加以保护,而且在农业生物资源保存、利用方面,存在对农业生物资源的重要性认识不足、缺乏高层次整体规划、资源保存分散、缺乏稳定经费支持等诸多问题。
2.2 项目来源
在第二轮福建省种业创新与产业化工程项目的资助下,2015年4月由福建省农业科学院牵头,组织福建农林大学、福建省农业厅、福建省海洋与渔业厅、福建省林业厅的相关单位及福建各地市农业科学研究所等单位,根据各自的研究基础和特色,组成43个资源研究团队,共同实施了“福建省农业生物资源保存中心”建设项目,共同构筑起福建省农业生物资源保护与利用的实物层、数据层和网络层(信息服务系统)三层结构,完成一批农业生物资源保存、创新和共享等基础性工作,全面提升福建省农业生物资源保存与利用的标准化、信息化水平,力争与国家自然科技资源平台接轨,实现全省农业生物资源保护与利用工作的跨越式发展。
2.3 建设目标
2.3.1 建成较为完善的福建省农业生物资源收集、保存体系 为了实现农业生物资源的安全保存,需建立原生境保护与非原生境保护(如种质库、圃、场、园等)相结合的标准化、规模化、自动化和网络化的保存体系;保存体系主要包括农业生物资源库、种质资源圃、畜禽保种场和资源繁殖更新基地等。
2.3.2 建立内容丰富的农业生物资源数据库 按照各种农业生物资源的性状描述规范,对已收集、保存资源的名称、形态、生物学特征、遗传、保存地点等资料进行数字化处理,建立资源数据库。
2.3.3 建立功能完整的农业生物资源信息服务系统 建设分布式的农业生物资源信息网络软硬件环境,发布农业生物资源信息,实现资源数据的远程查询和种质需求信息的传递。
2.3.4 完成福建省农业生物资源名录或资源志的编写 编写福建省已保存的农业生物资源目录,摸清全省已保存的农业生物资源数量。对具有地方特色、有较强应用前景、鉴定评价较为全面或省内各农业科研院所选育出的品种资源等,按照来历和类别、特征特性、产量和分布、栽培(培育)特点等方面进行叙述,编写品种志。
3.1 成立福建省农业生物资源保存中心及其领导机构
为配合本项目的实施,成立了福建省农业生物资源保存中心,挂靠福建省农业科学院农业生物资源研究所。其领导机构——福建省农业生物资源保存中心工作领导小组负责农业生物资源保存中心的组织领导、统筹协调、督促检查等工作,领导小组组长由福建省农业科学院刘波院长兼任,福建省农业科学院翁伯琦副院长任副组长,领导成员有福建农林大学、福建省农业厅、福建省林业厅、福建省海洋与渔业厅及农业科学院各研究所、福建各地市农业科学研究所的相关领导组成。工作领导小组下设办公室,挂靠福建省农业科学院农业生物资源研究所,其主要职能为牵头组织实施福建省农业生物资源保存中心的建设工作,负责农业生物资源信息服务系统及其网站平台的建设和日常维护,以及农业生物资源保存中心下设项目的日常管理等工作。
2015年8月14日,前来福建省农业科学院调研的福建省政协陈绍军副主席、福建省科技厅杜民副厅长为福建省农业生物资源保存中心隆重揭牌(图1)。
3.2 收集、保存众多的农业生物资源
“福建省农业生物资源保存中心”项目实施以来,各资源研究团队都高度重视,积极开展资源的收集、保存、研究和利用工作,截至目前,共收集保存了水稻、甘薯、玉米、大豆大刺鳅、半刺厚唇鱼、闽楠、龙眼、特色家禽、优质家畜等农业生物资源230种,近2万份(株、个);并建立、完善各类种质资源圃(资源库、保种场等)74个,面积66.67 hm2以上,对收集的资源进行妥善保存。
3.3 种苗繁育
福建省农业生物资源保存中心项目的主要目的是收集、保存各类农业生物资源,并对资源进行创新、利用。各资源研究团队在收集、保存生物资源的同时,也繁育了大量种苗,供保存资源或推广资源用,如:繁殖德化黑鸡、武夷白鹅等4种特色家禽新世代保种核心群数量近6000只、扩繁生产种苗46万只;繁育牧草桂草1号王草等20 000 kg种茎、圆叶决明50 kg种子、台湾薏米台薏1号500 kg种子;培育闽楠轻基质营养袋苗2万株,金豆、枳椇等野生果树种苗2000多株,柚类优良品种苗木20万株,玉玲珑品种水仙花种球2万粒,山茶花扦插穗条10 000穗,番石榴嫁接苗1万株等。
3.4 技术研发
收集、保存各类农业生物资源的目的之一是对资源进行研究、创新和利用,各资源研究团队积极开展各类农业生物资源的性状观察、品质分析、生理生化特性研究及遗传性状分析等方面的研发工作。如:优质家畜资源团队开展闽西南黑兔基础群4周龄体重,10周龄、13周龄和成年种兔体重、体型外貌等生产性能的测定;柚类资源团队开展3个柚类杂交组合试验,获得杂交种子368粒,开展延长柚果挂树期的新方法研究,可使柚果挂树期延长50 d以上,效果显著;半刺厚唇鱼团队利用半刺厚唇鱼自繁苗种培育而成的亲本,通过人工催产、挤卵、授精等,获得卵子31 000粒(其中受精卵7600粒、受精率24.5%)、水花苗2300尾(孵化率30.3%),标志着半刺厚唇鱼全人工繁育在国内外首次获得成功。
3.5 技术培训
农业生物资源保存中心各资源研究团队在各自的研究领域都是专家,都具有较高的生产技术和较丰富的生产经验,在做好本职工作的同时,部分团队成员也到企业、合作社和田间地头,以举办培训班、电视远程培训、发放资料、现场指导等形式,向各类生产人员传授技术、解决生产难题,到目前为止共进行技术培训130次以上,接受培训的人员达1.5万人以上。
3.6 建设福建省农业生物资源信息平台
信息平台采用基于功能模块的独立设计,各个功能可以根据研发需要随意组合,充分考虑平台管理的需要,技术采用广泛使用的开发模式,保证平台成熟稳定。软件环境基于Linux平台,首选Debain或者Ubuntu系统;数据库为MySQL5.7, 支持JSON;农业生物资源规范使用JSON加以描述,每个规范都对应1个JSON文本,该文件存储在数据库中,同时也备份在缓存中。系统的架构支持相关工业标准,如Base64、Unicode、OpenURL、XML、JSON等;平台自身提供OAI-DP服务与OpenURL标准接口,允许其他平台对平台进行二次利用,提高信息利用率;同时,平台还将提供各种API,实现不同系统终端的对接功能。
虽然“福建省农业生物资源保存中心”项目建设取得了较大的进展,但由于农业生物资源种类多、分布广,其收集、保存、繁育、创新与利用是一项持续时间长、任务重的基础性、公益性工作,需要多单位长期密切合作与协调配合,以及长期、稳定的经费资助。而且目前农业生物资源的保护和利用研究大多是借助一般科研项目的支持,在项目结束后,因资金断档,大量资源可能面临着被舍弃的命运。因此,建议将“福建省农业生物资源保存中心”项目列为经常性财政预算项目,给予长期、稳定的经费资助,以实现对福建省农业生物资源的长期、安全保存和开发利用。
[1]万书波,丁汉凤.山东省农业生物资源保护现状与发展战略[J].山东农业科学,2009(7):113-117.
[2]刘强.我国种质资源的家底如何[EB/OL].(2015-08-26).http://www.zgxcfx.com/sannongzixun/72953.html.
[3]王楠.我国已建立优良基因战略储备[J].农家参谋,2014(11):5.
(责任编辑:黄金泽)
Construction progress of Fujian Provincial Center for Agricultural Bio-resources Preservation
GE Ci-bin, LIU Bo*, ZHU Yu-jing
(InstituteofAgrobiologicalResources,FujianAcademyofAgriculturalSciences350003)
Agricultural bio-resources are the fundamental material basis for maintaining the survival, fitness and development of mankind.Collection and preservation of Agricultural bio-resources is a most important groundwork.This paper deals with the construction target, implementation progress and achieved results of the project for the Fujian Provincial Center for Agricultural Bio-resources Preservation, as well as offer a proposal for the project.
Agricultural bio-resources; preservation; target; cfficiency
2016-09-20
葛慈斌,男,1973年生,副研究员。
10.13651/j.cnki.fjnykj.2016.10.016
*通讯作者:刘波,男,1957年生,研究员 (fzliubo@163.com)。