张博,谌苗苗,赵世文,冀万杰,赵春山,王凤成
(辽宁省蚕业科学研究所,辽宁凤城 118100)
柞蚕(Antheraea pernyi)是鳞翅目大蚕蛾科的泌丝昆虫,联合国粮农组织(FAO)称之为非家蚕(Non-mulberry silkworm),是柞蚕属35 个种和变种中生产利用量及经济价值最大的一个[1]。我国是世界柞蚕种的发源地,拥有丰富多样的柞蚕种质资源。目前,一化性种质主要分布在河南省,二化性种质则以辽宁省为中心,辅以吉林省、黑龙江省及内蒙古自治区,集中保存了全国90%以上的种质资源,汇集了柞蚕丰富的遗传多样性和基因资源,为柞蚕遗传学研究和优良品种选育,以及保障柞蚕产业可持续发展奠定了重要的物质基础。辽宁不仅是我国柞蚕茧的主产省,同时也是柞蚕种质资源开发利用研究中心。从农家种收集整理与保护,到后续的优质、高产、高效、抗性强的柞蚕新品种不断推出,使辽宁省在柞蚕种质资源开发利用研究领域始终保持着国际领先地位,新品种的推广应用,促使我国柞蚕茧生产实现了二次大规模的品种更新。步入21 世纪,辽宁省蚕业科学研究所在全国蚕种质资源共享试点项目及辽宁省科委的柞蚕种质资源共享平台建设项目的资金支持下,开展了柞蚕种质资源数字化、规范性标准研究,初步建成了柞蚕种质资源数据库及其共享平台,为实现辽宁省乃至全国柞蚕种质资源信息及实物资源共享,提高资源的利用率奠定了基础。
通过我国柞蚕科技工作者60 余年持续不断地对国内外柞蚕种质资源的收集、整理与创新利用研究,育成了数以百计的柞蚕品种,目前主要保存在各柞蚕主产省(自治区)的柞蚕科研、教学和生产单位。据2009 年由农业部种植业管理司组织开展的“全国柞蚕资源状况调查”结果,我国柞蚕主产省(自治区)辽、吉、黑、豫、鲁及内蒙古等共保存多种形态类型和经济类型的柞蚕种质资源209 份,重复保存73 份,实际保存136 份。其中辽宁省保存一化性种质资源10 份,二化性种质资源82 份,约占全国柞蚕种质资源总量的60%,是世界最大的柞蚕种质资源库[2]。当时,柞蚕种质资源保存工作主要集中在辽宁省蚕业科学研究所和沈阳农业大学,少数种质保存在几家蚕种生产单位。近10 年来,辽宁省相继育成了7 个柞蚕新品种(纯种)并应用于生产,使辽宁省柞蚕茧产量得到进一步提高[3-6]。然而,由于缺乏对种质资源保护的战略意识和资金支持,以及自然灾害导致有的保种单位已放弃或被迫放弃对部分柞蚕种质资源的保存工作,一些珍贵的种质资源被遗弃或毁损。目前,辽宁省蚕业科学研究所仍然保存着2 种化性70 余份柞蚕种质资源,包括地方品种、育成品种、引进品种和性状稳定的遗传资源(新资源);而少数蚕种生产单位仅重复保存着几个现行品种,以便自用。
为了安全保存柞蚕种质资源,辽宁省蚕业科学研究所根据数十年的保育经验,研究确立了柞蚕种质资源保存技术原则与方法,运用动态模糊分系互交法,进行动态继代保存,从制种、放养、蚕种保护等方面,较全面地制定了其操作技术规范与种质鉴定方法。同时,编制完成农业行业标准《柞蚕种质资源保存与鉴定技术规程》,并于2013 年发布实施。较为完善的种质保存与鉴定技术体系为柞蚕种质资源的有效保存与创新利用奠定了基础。近年,利用EST-SSR 分子标记分析了2 种化性柞蚕品种的遗传多样性及遗传结构,发现分子标记在具有特殊性状的柞蚕品种中表现出特异性,这为柞蚕种质资源评价、品种选育提供了依据,可为重要功能基因挖掘、分子标记辅助育种提供基因资源。
1994 年辽宁省蚕业科学研究所主编了世界首部柞蚕品种专著《中国柞蚕品种志》,系统地展示我国柞蚕种质资源的收集保存与创新利用成就,为后续的种质资源创新利用研究提供了必要的基础信息,此后20 余年全国所育成的、未载入志书的50 多个品种资料尚待统一收集整理、编目。
为规范柞蚕种质资源的收集、整理和保存等基础性工作,创造良好的共享环境和条件,有效地保护和高效地利用柞蚕种质资源,2005 年,辽宁省蚕业科学研究所编制完成了《柞蚕种质资源描述规范和数据标准》。其中,描述规范规定了柞蚕种质资源的描述字符及其分级标准,数据标准规定了各描述字符的字段名称、类型、长度、小数位等,数据质量控制规范规定了数据采集全过程中的质量控制内容和质量控制方法,保证了数据的系统性、可比性和可靠性[2]。
结合我国柞蚕种质资源研究现状,辽宁省蚕业科学研究所初步建成了柞蚕种质资源数据库。收录的柞蚕种质资源数据包括基本情况数据、生物学性状和经济实用性状3 大类,共计85 项性状数据;完成了118 份柞蚕种质资源数据的规范化整理及数据录入工作。建成的柞蚕种质资源共享平台网站页面内容包括平台简介、新闻资讯、规范标准、品种简介、相关链接、数据库服务等。
通过对柞蚕种质资源开发利用研究,辽宁省筛选出一批高产、优质和抗逆性强的种质资源,不仅为辽宁特色产业发展和产业培育提供了大量新品种和新材料,也为全国柞蚕种质资源保护与利用做出了突出贡献。建国初期,采用色系分离技术,从性状驳杂的农家种中,分离培育出我国第一个柞蚕新品种青黄1 号,并与其姊妹品种青6 号迅速推广应用,彻底取代了农家种,实现了我国柞蚕生产用种的第一次更新,为世界柞蚕业发展提供了优良的品种资源[7]。在发掘利用高茧层率资源方面,育成了我国第一个柞蚕二化性多丝量品种三里丝,从而使柞蚕茧层率提高了2 个百分点,此后又育成多丝3 号、多丝4号及茧层率高达15%的基础品种。运用荧光选茧等创新技术,育成了世界上第一个柞蚕白茧新品种白茧1 号,从而基本解决了褐茧的解舒难、出丝率低、丝的色泽深、难染色等诸多问题,生丝效益进一步提高。在柞蚕抗性资源利用研究上,育成国际上首例柞蚕抗病品种抗病2 号,为柞蚕抗病育种提供了可直接利用的抗性基因资源,并育成生产性能优良、配合力好的品种抗大。通过对柞蚕种质资源饲料效率的研究,育成世界上第一例稳定遗传的高饲料效率型、丰产的柞蚕新品种8821、8822 及其杂交种大三元,系列高饲料效率品种的推广应用,实现我国柞蚕品种的第二次更新。此外,在国内外首次采用化性的综合条件逆向选择技术,创造性地培育应用四元杂交种早秋214,科学地实现了繁种、丝茧生产兼用杂交优势,成功地解决了一化性品种繁种难与纯种产量低的问题。目前,辽宁省已开展了柞蚕种质资源高营养价值、优良茧丝与抗逆性状的评价研究,旨在为柞蚕育种提供技术与物质支撑,使辽宁省柞蚕种质资源保护与利用研究始终保持世界领先地位。
由于资源保护工作是一项长期的基础性工作,随着资源保护成本持续增加,需要持续稳定的专项资金支持,但目前政策性定向支持投入欠缺。另外,从事资源保护的主体动力不足(工作条件艰苦、待遇低、职称评定受限等),专业队伍不稳定,亟需调整、完善管理体制机制,以激发资源保护者的工作热情。
由于科技创新投入不足、产业链延伸不够,对柞蚕这一特色资源的品质、食用、药用、丝纺等优良特征特性系统评价和深度挖掘滞后,不能很好地满足柞蚕生产的发展和柞蚕育种对种质资源多样化的迫切需求,导致相关产品种类少、附加值低,资源优势远没有转化为产业优势,亟待加强对资源的评价与开发力度。
由于对资源的保护意识不强,或对具有潜在利用价值的资源认识不足,加之研究人力、物力和财力所限,辽宁省乃至全国的柞蚕品种资源的毁损比较严重,一些宝贵的品种资源已经绝种,全员参与种质资源保护的长效机制尚未形成。
建议各级政府相关部门设立资源保护专项资金(基金),保障柞蚕种质资源保护利用工作有序开展。建议对承担资源保护利用的科技人员的绩效工资给予适当倾斜,并以收集保护、鉴定评价、分发共享等基础性工作实际为依据,实行同行评价方式参与职称评聘。
加强与国内外知名科研院所和高校合作,搭建专业化的资源鉴定评价与基因发掘平台,建立协调完善的资源鉴定评价体系。吸纳更多的优秀人才加入到本学科的建设中,深入研究重要经济性状的遗传规律、基因组结构和功能多样性等,发掘优异种质、优异基因,构建分子指纹图谱库,强化育种创新基础。
健全辽宁省柞蚕种质资源保护体系,实施省级主管部门主导,资源保护单位负责具体执行或管理。由省主管部门组织开展资源登记,实行统一身份信息管理,并鼓励支持蚕种企业或社会组织等登记其保存的柞蚕种质资源。保护单位要落实主体责任、健全管理制度、强化措施保障,同时加强对柞蚕种质资源保护基础理论、关键核心技术的研究,强化科技支撑。
依托辽宁省蚕业科学研究所,对辽宁省乃至全国柞蚕种质资源进行全面普查,对具有特色的地方品种加大收集力度,确保资源不丧失。定期开展资源的检疫性病虫害风险评估,加强种质资源安全管理。建立以辽宁省蚕业科学研究所为中心的柞蚕种质资源长期保存库,实行种质资源活体集中保存。
鼓励柞蚕种质资源保护单位开展资源创新和技术服务,建立辽宁省柞蚕种质资源共享利用交易平台,支持创新种质上市公开交易、作价到企业投资入股,继续鼓励育繁推一体化企业开展种质资源收集、鉴定和创制,逐步成为种质创新利用的主体,鼓励支持地方品种申请地理标志产品保护,资助以特色地方品种开发为主的种业企业,推动辽宁省资源优势转化为产业优势。