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这座国家级种质库中有28万份绝版资源，真种子的“诺亚方舟”？

花匠小妙招
2024-11-09 06:13

原创我是科学人我是科学人

冷藏1亿颗农作物种子以防作物灭绝，这是《流浪地球》里，人类面对末日危机时为未来农业保存的“火种”。

但在现实中，人类保存的种子可远不止1亿颗。

根据国际种子联盟（ISF）统计，目前全球共有740万份植物种质资源。而在我国，拥有全球单体量最大、保存能力最强，也是最先进的国家级种质库——国家农作物种质资源库，可以收藏各类珍贵的农作物种子等品种资源150万份。

一粒种子可以改变世界。而种质库，则被越来越多的人称为：种子的“诺亚方舟”。

是种质，不只是种子

种质>种子。这是一个必须要明确的概念。

毫无疑问，种子承担着繁殖的作用。世界上90%的食用农作物都要靠种子来种植。那么，剩下的10%呢？那些没有种子的作物靠什么来“传宗接代”呢？

“种质”概念就能够为此作出解答。

种质资源，又被称为遗传资源，一般是指生物体能从上一代传递给后一代的遗传物质。它当然可以是一粒种子，但并不是所有的植物都有种子，比如普通的马铃薯。

这时候，种质也可能是一枚“果实”，一个“芽”，一段“枝条”，一撮“花粉”……它们会被有选择地收藏在世界各国的种质库中。

种质库一个最大的作用就是保护作物多样性。它能够留住那些自然界已经消失或者即将消失的作物基因，同时也能为未来的作物育种提供丰富的基因资源。

或者有人会觉得这样说太夸张。但事实上，在全球气候变化进程中，生态系统有时候非常脆弱。研究人员认为，世界上超40%的植物物种处于灭绝的边缘。

以一个最通俗的例子来说，袁隆平院士培育杂交水稻时，野生稻基因功不可没。但如果当初野生稻种质资源没有被保存下来呢？毕竟我国西南野生生物种质资源库主任李德铢，就曾表示，20世纪80年代，云南26个地方还有野生稻居群，现在只剩下两个。

再比如，1954年，孢囊线虫病使美国大豆产业遭遇毁灭性打击。美国科学家从种质资源库中找到了20世纪初从中国收集到的独特品种——北京小黑豆，并利用其中特有的抗病基因，最终培育出新的大豆品种。如果没有之前的收集，他们是否还能在同样的时间内摆脱这一危机呢？

好在都没有如果。

所以，对于种质库而言，保护过去就是保护未来。

“身份贵重”的种质资源

怎样的种质资源才能进入种质库呢？

它需要有一个“身份证”。中国科学院院士钱前曾说，基因特异性是鉴别种质资源的重要因素，但也要兼顾它们的“颜值”、个体大小等诸多方面。

以水稻为例，要入库的水稻种质有158个信息，其中包括从产地到类型等28个护照信息和130个农艺性状信息。

而且，一般来说，一年生农作物的种质资源需经过3～5年的鉴别才决定是否能入库，多年生更需要5～7年。

为什么这么麻烦？因为要确定“新来的”和“老住户”之间，真的存在显著差异，不可能去浪费种质库的收藏能力。

我国的国家农作物种质资源库新库，可以满足5000个物种、150万份种质，保存能力从目前来讲位居世界第一。

为了把种质资源保养好，种质库下足了功夫。从低温保存、超低温保存，到试管苗保存、DNA保存等等，覆盖了世界上所有种质资源保存方式，贮藏寿命可达50年。

比如说：含水量5%～8%的农作物种子，一般被保存在-18℃、湿度低于50%的低温库里，可以使它们的寿命延长到数十年，到时候还能保持超九成的发芽率。

像马铃薯、甘薯、香蕉、草莓等无性繁殖的作物种质，则要保存在试管苗库和超低温库里。超低温库能用-196℃的液氮让它们迅速被冷冻起来，几十年后再“醒”过来，还保持当初的生命力。

马铃薯种子非常小，只有芝麻的六分之一。

神奇的是，市面上常见的土豆都是用块茎（薯块）繁殖的。但野生二倍体土豆有种子。中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队就用杂交种子替代薯块繁殖，发布了第一代高纯合度二倍体马铃薯自交系和杂交马铃薯品系“优薯1号”。

这种杂交土豆种植成本更低，可利用南方冬闲地来进行推广，有望做饲料专用品种。该品种曾在2020年获得袁隆平院士题词，“马铃薯杂交种子繁殖技术是颠覆性创新，将带来马铃薯的绿色革命”。