我国作物种质资源保存及其研究的进展卢新雄（中国农业科学院作物品种资源所北京１０００８１） 提要作物种质资源保存在我国已取得迅速发展。近１０年来，种质资源保存体系已初步形成，建成 了长期种质库２座，中期种质库１０余座：国家种质库长期贮存上百种作物２４万余份种质，隶属 ２９科，１６４属，４７０多个种（亚种）；在９３个国家种质圃中，保存多年生和无性繁殖作物 ２万余份种质。在种质保存技术研究方面也取得重要进展。关键词作物，种质资源，保存我国是世 界上最古老的农业国之一，具有年富的栽培和野生植物资源。起源于我国的栽培作物有荞麦、大豆 、小豆、白菜类的叶菜桃等，经近人进一步研究后，发现起源于中国及远东的作物还包括稻、燕麦 、杂谷、葱类、芸苔属、茶及许多果树等２７类作物［１５］，因而我国被认为是栽培植物１２个 多样性中心之一［１６］。但由于人口迅速增长及其种种原因，我国植物资源遭到了严重侵蚀。此 外，随着农业机械化和良种的推广种植，作物种植品种趋向单一性生产更为普遍，随之而来则是地 方品种大量丧失。因而，保护作物品种资源已引起我国政府的重视，在＂七五＂和＂八五＂期间， 相继把品种资源的收集和保存列为国家重点科技攻关项目。作物种质资源在我国也称作物遗传资源 、品种资源或基因资源，它包括地方品种、优良选育品种、突变种，以及稀有种、野生种和近缘野 生植物。种质资源保存方式可分为两大类，第一类为原地保存（ｉｎｓｉｔｕｃｏｎｓｅｒｖａｔ ｉｏｎ），是指在原来的生态环境中，就地进行自我繁殖保存种质，如建立自然保护区和天然公园 来保护野生物种。另一类为异地保存（ｅｘｓｉｔｕｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ），是指种质保存 于该植物原产地以外的地方，如建立低温种质库进行种子保存，田园种质库（种质圃、植物园）的 植株保存，以及试管苗种质库的组织培养物保存等。本文从作物种质资源保存体系、
种质资源保存 和保存技术等三方面，着重介绍我国作物种质资源异地保存及其研究的进展。１作物种质资源保存 体系１９７８年，我国成立了中国农业科学院作物品种资源研究所，成为全国作物种质资源的研究 中心。１９７９年召开了品种资源全国会议，进一步加强和重视我国作物种质资源的收集和保存工 作，不少专业研究所和省、市农科院也相继成立品种资源研究机构，并在全国范围内开展了大规模 作物资源考察收集活动。到目前，全国已收集到５０多种农作物、上百种蔬菜的种质资源３５万余 份（包括部分重复）。为妥善保存这些宝贵资源，我国经过近１０年的努力，初步建立起作物种质 资源保存利用体系（如图１）。在这体系中，品种资源研究机构负责把收集到品种资源进行基础的 和农学的鉴定评价，然后登录、编目、繁种送到各类种质库保存、交换和利用，鉴定评价信息输入 计算机数据库。国家种质库负责全国作物种子资源的长期保存。国家种质交换库、地方中期库负责 提供种质分发和交换。田园种质库（如种质圃）负责无性繁殖、多年生及果树作物的保存，并提供 交换利用。种质资源管理数据库则提供资料信息，从而提高了各作物整个遗传多样性的有效管理和 利用率。保存体系的初步建立，为我国作物种质保存的进一步发展提供了重要保证。图１我国作物 种质资源保存利用体系Ｆｉｇ．１ＴｈｅＰｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏ ｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｃｒｏｐｇｅｒｍ－ｐｌａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ２ 种质资源保存依据作物繁殖方式及其他有关生物学特性，种质资源保存主要采用种子保存、植株保 存和离体保存等方式。种子保存适用于产生正常型种子（ｏｒｔｈｏｄｏｘｓｅｅｄ）作物资源的 保存，绝大多数农作物都属于这一类型。目前，低温种质库是种子保存最有效的手段，它可长期安 全保存种质。植株保存是适用于产生不耐低温和干燥的顽拗型种子（ｒｅｃａｌｃｉｔｒａｎｔｓ ｅｅｄ）作物，如橡胶、檬果等亚热带作物，以及无性繁殖作物如甘薯、马铃薯等作物。此外许多 多年生的野生作物和果树也通过采用植株保存方式，主要是建立种质圃来保存。离体保存则是通过 组织培养试管苗技术和超低温（－１９６℃）技术保存分生组织、花粉等组织培养物。２．１种子 保存在７０年代中期以前，我国种子资源保存还比较落后，种子资源是分散在农民和地方农业机构 手中，其保存途径通过：①普遍采用简易的方法，如用酒坛、陶缸底层加生石灰，上加盖密封保存 ；或用干燥器，用氯化钙、生石灰、硅胶等作干燥剂保存。②利用干燥寒冷地区建自然种质库，库 房温湿度没有加以控制，随季节而变化，如青海西宁自然库等。③通过频繁繁种，南方每隔１－２ 年、北方每隔２－３年而达到种子资源的保存。到７０年代后期，我国开始着手利用现代化制冷空 调技术，建立具有低温干燥贮藏条件的种质库。至１９９２年，我国建立了２座长期种质库（－１ ０℃以下），１０多座中期种质库（０℃－１０℃）［１］。长期库建在北京中国农业科学院院内 ，是第一座为我国自行设计的国家级长期种质库，于１９８４年建成。该库建筑面积１１００ｍ２ ，贮藏温度０℃－１０℃，贮存种子容量为２３万余份。１９８６年我国又建成了第二座国家级长 期库，该库建设得到美国洛克菲勒基金会和国际植物遗传资源委员会（ＩＢＰＧＲ）部分资助。该 库净贮藏面积３０７ｍ２，贮藏温度－１８℃±２℃，相对湿度５７％以下，可容纳种质材料４０ 余万份，这两座长期贮藏设施（通称国家种质库）的建成，为我国集中保存种质资源，达到长期安 全贮藏提供了可靠的保证。１９８６年，国家种质库开始征集贮存来自全国各地送交的作物品种资 源，至今，国家种质库已贮存上百种作物的种质材料２３万余份，隶属植物学分类２９科、１６４ 属、４７０多个种（亚种）（见表１），其保存种子数量已进入世界各种质库前列。在国家种质库 贮存的种质资源中，含有大量抗病虫害、抗旱、耐寒、早熟、高品质等优异材料。例如在５２８１ 份野生大豆中，粗蛋白含量超过４５％的种质材料占５１．６％；４６６８份野生稻资源中，抗稻 瘟病材料占２５．７％；１２６４份野生大麦中，早熟和特早熟材料占７３．２％。为避免受自然 灾害或战争破坏，我国已在青海省建立国家种质库复份库，即把目前国家种质库贮存每份种质材料 取出一部分放到青海复份库保存，可以说，我国这些作物种质资源是处于安全可靠的保存状态。１ ９９１年，国家种质库把我国自行设计建造的种质库改为国家种质分发交换库，作为我国作物分发 和与国外交换的中心。目前，已贮存优异和交换种质材料３１种作物１２万余份。种质分发交换库 的建立将对我国种质资源利用和育种改良的发展起到了重要作用。２．２植株保存建立种质圃、植 物园是进行植株保存的主要途径。在１９８６－１９９０年期间，我国建立了２３个国家种质圃来 保存多年生、无性繁殖作物及果树种质资源，保存种质材料达２１１９０份［４］（见表２）。２ ．３离体保存（ｉｎｖｉｔｒｏｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ）在种质圃保存无性繁殖作物，由于常 受到病虫害及其他自然灾害的影响，因而并不是理想的长期保存方法，因此，近２０年来，各国科 学家致力于用离体保存技术（试管苗组织培养和超低温保存）来保存无性繁殖作物的种质资源。到 １９９０年，中国农业科学院品资所已建成薯类作物试管苗资源保存库，保存甘薯种质１００８份 ，马铃薯种质６１０份，马铃薯气生块茎（微型薯块）５０份，共计１６６８份，保存时间已达３ 年以上［５］。表２国家种质圃保存的种质资源Ｔａｂｌｅ２７ Ｔｈｅｃｒｏｐｇｅｒｍ－ｐｌ ａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｐｒｅｓｅｒｖｅｄｉｎｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＧｅｒｍ－ｐｌａｓ ｍＮｕｒｓｅｒｙ３保存技术研究异地保存技术是利用人工创造的适宜环境使种质较长时间保存其 遗传完整性（ｇｅｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｇｒｉｔｙ），为当今和将来的育种者提供大量的育种材 料。目前，国内主要是围绕种子保存和离体保存开展种质保存技术的研究。３．１种子保存技术尽 管我国在７０年代末才开始发展低温种子保存技术，但进展较快。中央到地方一大批作物种质库的 建成，标志着低温保存技术在我国已进入一个新的阶段。利用低温种质库保存种子，除贮藏温度较 低外，作为种质保存的种子，还须经过生活力检测、干燥、密封包装等一系列保存前处理，以保证 种质资源长期安全保存。在种子入库前处理技术方面，国家库已建立起一套种子入库贮存前处理技 术：［６］和种子入库贮存管理标准［７］。同时，国家库经过大量试验，依据不同作物种子化学 成分、种子大小等因素，系统地提出各种作物的干燥条件和方法［８］，还首次提出了４２种蔬菜 、２３种农作物的栽培或近缘植物种子的生活力检测方法［２］。此外，在野生大豆、野生稻、野 生油菜等作物进行了不少的破休眠技术研究，为野生资源种子入库提供了有效生活力检测技术。近 年来研究表明，温度０℃－２０℃之间的干燥温度，可最低程度减少种质在干燥过程中所受到的伤 害①。因此，ＩＢＰＧＲ推荐种质库应采用干燥温度１５℃、相对湿度１５％（简称＂双１５＂） 的干燥条件。国家种质库也正在进行＂双１５＂干燥方法研究工作。低温库虽然是目前种质保存最 佳手段，但由于低温库建设通常投资大，技术要求高，因而，人们希望进一步发展新的种质保存技 术，既能节约能源，减少造价和运转费用，又能获得与低温保存同样的贮存效果。这样，种子超干 燥贮存被认为具有这种潜在的功能，其原理即是种子含水量由低温贮存的５％－７％进一步降低， 而贮藏温度提高，从而获得低含水量和较高贮藏温度与较高含水量和低贮藏温度贮存的相同效果。 中国科学院植物所北京植物园利用芸苔属植物种子作为超干燥研究材料，其研究表明，超干及老化后种子的脱氢酶、超氧歧化酶、过氧化物酶等酶系统保持完好，细胞膜系统完整性良好，细胞超微结构及功能也保持完好［９］，这为超干技术的应用提供了理论基础。近年来，中国农业科学院品资所也开展超干贮存的研究，它主要侧重超干贮存的实际应用可能性和应用技术难题的研究，以及
More abstracts about the 我国作物种质资源保存及其研究的进展