云南省农作物种质资源保护与利用现状及发展思路
作者: 赵杰平 瞿桂鑫 郑智摘 要:云南省农业种质资源丰富,多年来虽然在农业种质资源保护与利用方面成效显著,但仍然存在问题。文章概括了目前云南省农作物种质资源保护与利用现状,并对今后云南省种质资源保护与利用工作提出发展思路与建议。
关键词:云南省;农作物种质资源;保护体系;发展
文章编号:1005-2690(2022)07-0126-03 中国图书分类号:S325 文献标志码:A
农业种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础[1]。
1 云南省农作物种质资源保护现状
1.1 农作物种质资源保护政策法规体系逐步完善
云南省在2008年首次颁布实施的《云南省农作物种子条例》,对种质资源保护中的保存、采集、交流等方面作出了规定。2011年《云南省人民政府关于加快推进现代农业种业发展的意见》以及2015年《云南省人民政府办公厅贯彻落实国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力文件的实施意见》对种质资源的保护与管理提出要求,要求建立种质资源保护区和保存库,开展全省农作物、林木种质资源普查,建立健全体系。近几年,云南省农业农村厅先后出台了《云南省农作物种质资源保护与利用三年行动实施方案》《云南省农业种质资源保护与利用中长期发展规划(2021—2035年)》《云南省省级作物种质资源圃库管理办法》等相关文件,进一步加大种质资源保护力度,并于2020年10月启动了省级作物种质资源圃(库)申报工作。
1.2 农作物种质资源保护体系初步形成
云南省位于全球三大生物多样性最丰富的区域,生物和物种资源居全国首位,拥有得天独厚的资源优势。经过多年努力,云南省已基本形成以国家级资源圃为核心、区域作物资源圃(库)和农业野生植物原生境保护点为辅、各科研院校为补充的种质资源保护体系。目前共有19个农业种质保护圃(库)和14个农业野生植物原生境保护点,分别是果树、甘蔗、大叶茶树、高原野生稻4个国家圃;橡胶和澳洲坚果、咖啡和石斛、罗望子资源圃3个农业农村部资源圃;花卉、药用、桑树、热作资源、热经植物、高山经济作物、绿肥(草、香蕉)圃7个专业资源圃;中国西南野生生物种质资源库、作物种质资源库、马铃薯种质资源库、食品工业菌种资源库、云南特色资源提取物库5个种质资源库。中国西南野生生物种质资源库是我国唯一以野生生物种质资源保存为主的综合保藏设施,是全球第二、亚洲最大的野生种质资源库[2]。同时在元江、澜沧、思茅、景洪、龙陵、耿马、勐海、勐腊、宁洱、墨江、镇沅、绿春、屏边、永善等县(市、区)设立以野生稻和茶树资源等为主的国家级农业野生植物原生境保护点。此外,云南大学、云南农业大学、云南师范大学、中科院西双版纳热带植物园等单位和相关研究团队或项目组也收集保存了大量农作物种质资源。
1.3 云南省农作物种质资源保护成果
截至目前,云南省保存各类农作物种质资源超过10万份,保存量和保存种类居全国前列[3]。其中,如稻、甘蔗、大叶茶树、花卉、红花、大麻等一些资源在全国占据特殊地位。许多国家级种质资源圃都设在云南,如国家种质大叶茶树资源圃、国家甘蔗种质资源圃等,这些资源圃保存的资源份数居全国首位,种类最齐全。其中云南省农科院已收集到近6万份农作物种质资源,涉及粮、油、糖、茶、蚕、桑、果树、蔬菜(野生蔬菜)、绿化、固沙、药用等200多类植物,种质资源库内2.8万份。未入库的还有稻资源中间材料500份、蔬菜2 920份、牧草177份、番茄371份、花椰菜943份和菜豆50份。同时还保存有小麦5 410份、稻1 460份、玉米1 100份、大麦62份、马铃薯1 300份、油菜500份、红花1 031份、大麻516份、微生物菌种5 000余份、高原野生稻资源圃200份、茶树资源圃1 746份、甘蔗资源圃3 846份、果树砧木圃1 274份。中科院昆明植物研究所收集保藏的种子已达1万种,7.9万余份,大型真菌干制标本10.9万份,是全国第二大真菌标本馆;中华供销合作总社昆明食用菌研究所保藏了食药用菌干制标本超过4万份、活体样品1 500余份、菌株3 000余个,提取保存遗传物质1 000份以上[4];云南省微生物研究所收集保藏了大量的微生物菌种资源和次生代谢产物提取物,云南高原特色农业产业研究院亦保存了部分特有大型真菌。
2 云南省农作物种质资源利用现状
2.1 培育农作物种质资源新品种
粮油作物方面,“十三五”期间云南省审定稻品种142个,审定玉米品种544个,审定小麦品种22个,审定大豆品种20个;马铃薯登记品种27个,大麦登记品种70个,蚕豆登记品种29个,油菜登记品种67个,花生登记品种14个。新品种的选育和推广为云南省粮食增产提供了坚强的技术支撑。特别是继“楚粳27号”和“楚粳28号”被原农业部确认为超级稻品种后,“楚粳37号”于2017年被原农业部确认为超级稻品种,2019年,“滇禾优615”获国家第二届优质食味金奖(粳稻)。“云油杂12号”验收产量达到408.2 kg/667 m2,商品籽含油量达到49%以上,理论亩产油量居全国之首;“云油杂51号”是云南省首个品质接近橄榄油的高油酸杂交油菜品种。“云花生15号”不饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量达90%以上,且富含α-亚麻酸成分。在经济作物方面,“云海白毫”和“佛香茶”等高香优质茶树占云南省无性系茶叶面积90%以上。“云蔗”系列品种占云南省甘蔗种植面积的75%,“云蔗05-51”实现旱地9.17 t/667 m2的高产纪录,“云蔗08-1609”最高蔗糖分达19.2%,成为全国最甜的甘蔗新品种。省内自育的白菜、萝卜、辣椒、番茄、茄子、韭葱等作物品种外销省外市场。工业大麻品种选育处于全国领先地位,“云麻”系列品种成为云南省工业大麻主要种植品种,助推云南省成为全球优质原料大麻二酚(CBD)主要生产地。
除此以外,重点培育地方特色作物,利用云南省食用菌、魔芋、桑树等地方特色种质资源,选育出一批小作物、高价值的新品种,如适合高海拔种植的花魔芋“云芋1号”“楚魔花1号”及热区种植的“云魔迷乐1号”等品种;以及食用菌“中菌羊肚菌1号”“滇羊2号”“滇妹7号”“滇参1号”“高原云耳2号”等品种。2019年云南省食用菌总产量66万 t,农业总产值243亿元,位居全国前列,出口量1.69万 t,出口创汇1.28亿美元。其中,野生食用菌产量20万 t,农业产值167亿元;栽培食用菌产量46万 t,农业产值76亿元。特别是云南省选育的羊肚菌新品种,在云南省栽培面积超过全省面积60%,已推广到新疆、山东、天津、重庆、四川、贵州等10余个省(自治区、直辖市),平均产量200~300 kg/667 m2以上,达到国内领先水平。白参菌为云南首次驯化品种,已成为全国白参的主要产区,目前已在全国范围内推广。高原云耳已成为云南第三大食用菌栽培品种,在全省形成了产业区域集群。
2.2 驯化野生农作物种质资源
云南省生物多样性丰富,野生农作物资源的利用大有可为。多年来,从野生资源中获取了一些新材料,在生长发育、品质及抗病性状选育改良等方面取得重要进展,申请了一批技术专利,部分研究成果达到国际领先水平。药植所利用云南特色药用植物资源培育了近600个品种(系),成功驯化栽培了天麻、灯盏花、铁皮石斛、丽江山慈姑、滇重楼、滇黄精、滇龙胆、红豆杉等20余个药用植物品种[5]。其中选育红花新品种14个,是全国选育红花品种最多的省份之一,选育的新品种覆盖省内的95%以上,覆盖全国的70%以上,支撑和保障高原特色经济作物产业发展。此外,开展了大麦、小麦、猕猴桃、甘蔗、茶叶、蔬菜等作物种、变种分类的初步研究,发现了一批珍稀、野生的种质资源[6]。
3 农作物种质资源保护与利用工作存在的问题
3.1 保护制度不健全,长效机制未形成
一是种质资源圃(库)运行经费困难,没有设立专项经费,只能依靠各类项目、课题支撑,易受制约,安全保存难保障,丢失危险系数大;二是保护与利用共享机制尚未建立,一些科研单位收集的种质资源成了私有资源,系统性统筹收集工作不足,收集的种质资源既不齐全,又有重复保存的情况,造成资源浪费;三是种质资源保护圃(库)尚不健全,一些云南特色经济作物资源和地方特色农作物种质资源尚未建立资源圃(库)进行保护;四是种质资源保护方式尚处于初级阶段,除资源圃繁殖更新保存和种子库保存外,组培苗库、细胞库、DNA/RNA库、菌种或毒株库、液氮冷冻长期保存库等综合保存体系尚未建立,在物种鉴定与存取方面还未实现智能化控制;五是资源保护研究条件艰苦,待遇又难落实,专业人才留不住,队伍不稳定。
3.2 鉴定评价滞后,开发利用低效
云南省农业种质资源开发利用处于初级阶段,优势发挥存在局限性,大多数资源尚未被开发利用。一是设施设备不能满足基因精细定位、分子育种、基因编辑和功能蛋白鉴定等现代育种技术对设备的需求;二是高端技术人才缺少,缺乏有效的激励机制,难以吸引和留住高端技术人才;三是人员、设施等研究资源分散,不能集中发挥效用;四是育种体系结构不合理、发展不平衡。云南省在杂交玉米、常规稻育种方面具有优势,但杂交籼稻、蔬菜、水果、花卉等育种能力十分薄弱,与蔬菜、水果、花卉生产大省极其不适应。
3.3 管理体制尚不健全,执法监管力度不足
一是农业生产活动范围扩大和新品种的推广,使地方原始品种生存空间受到挤压,一些地方种质资源保护不当,逐渐消失。二是资源收集、保存缺乏统筹规划,各自为政,管理混乱,造成资源分散、专业化规范保存量不高等情况。三是一些当地政府和群众种质资源保护意识淡薄,野生资源原位保护点随意被破坏或侵占情形时有发生,乱采滥挖野生珍稀植物严重。四是境外种质资源引进后缺乏有效监管,存在外来物种入侵风险;省内种质资源随意采伐输出境外,存在个别重要物种及遗传资源被外国非法获取情况,造成较大损失。
4 云南省农作物种质资源发展思路
4.1 建立长期发展目标
坚持保护与开发利用并重,围绕云南省粮油安全和打造世界一流“绿色食品牌”对新品种、新技术的研究和应用需求,加强开展农作物核心育种材料和重要功能基因的筛选、创制和改良工作,加强抗逆机理、生物安全检测技术等研究。重点开展主要粮食作物、茶叶、蔬菜、水果、花卉、中药材、咖啡、坚果等特色优势作物种质资源的创新利用工作,加快优良品种选育步伐,为保障全省谷物自给、乡村产业振兴提供科技支撑。
4.2 全面普查收集农作物种质资源
目前要加快推进云南省第三次农业种质资源普查,全面普查、系统收集全省农作物种质资源,摸清摸准全省农作物种质资源“家底”,确保资源不丧失。
4.3 加强云南省农作物种质资源保护体系建设
一是要加快省级种质资源圃(库)申报认证工作,该工作已于2020年10月启动,同时争取专项经费,确保运转;二是加快云南省农作物种质资源数据库的建设工作,提高信息化水平,提升利用效率;三是建立农作物种质资源基础运行与高效分发利用长效机制,争取相关项目,组织全省资源库圃单位开展资源考察收集、库存种质资源活力监测与繁殖更新;四是采用新技术、新方式,复份保存特异资源和重要无性繁殖作物种质资源,确保资源保存的安全性,支撑种质资源供种分发需要;五是形成合理、长效的地方原始种收集机制,鼓励支持地方自留种生产习惯,保护有价值的品种。
4.4 加大种质资源基础鉴定评价工作力度
依托云南省农业科学院、云南农业大学、云南大学、中国科学院昆明植物研究所等单位创建农作物种质资源评价利用平台,通过部省级重点实验室、工程中心及信息共享平台,开展云南省主要粮食作物和特色重要经济作物资源系统鉴定,对具有优异性状的种质资源进行重要性状表型和基因型分析及综合评价,挖掘重要性状突出的育种材料。