种源摇篮摇起来
生物基因库(或称种质资源库),是对农业生物基因资源进行收集整理、研究评价、繁育创新、开发利用,以此形成相关技术,并为将来提供丰富资源储备的农业“命根子”工程。谁拥有资源越多,谁的育种主动权越大。
上海提出建设农业生物基因库是在1999年初,第二年正式立项并纳入市重大项目建设序列,同年底,总投资4177万元的上海市农业生物基因中心奠基兴建。这个中心坐落在市农科院内,占地面积7635平方米,建有农作物种子库、微生物库、植物离体材料库、动物生殖细胞库,可保存各类种质资源20余万份。
收集与保护
【形似神离的浜瓜】农业生物基因中心的一大功能,是收集保护珍贵种质资源。中心主任罗利军博士说:上了年纪的人都知道,三林塘浜瓜是上海的地方名瓜,入口鲜甜,瓜中上品。惜乎,这种名瓜的种质资源于上世纪六十年代消失。前些年,本市农科人员试图恢复这一名品,从日本引进它的种质资源,几经努力培育出的浜瓜,外观酷似,内在质量却天差地别。多年留洋后归来的三林塘浜瓜,其内在基因已很难完全恢复。
【枫泾猪和金枫猪】做好收集保护工作意义巨大。几年前,市农科院以地方名种太湖系猪种中的枫泾猪为母本,与国外优质猪杂交,培育出“二洋一土”新一代瘦肉猪配套系―――金枫猪。这个猪种中的母猪产仔率高,泌乳性好,商品猪的瘦肉率高达60%以上,且肉质优异。去年年初,市畜牧部门邀请知名专家,以口感品尝方式对本市有代表性的“杜、长、大”(三洋猪)、“杜、长、上”(供港猪)和金枫猪的肉质进行评比。评比结果是,有着枫泾猪基因的金枫猪得分最高。幸亏枫泾猪的种质资源留存面较广,否则的话,金枫猪就难以育成。
【上海农业物种资源:不足全国总量5%】据初步调查统计,粮食作物1.5万份,园艺作物1.5万份,食用菌种近2000份,猪近500份,鸡近2300份,在全国种质资源总量中只占有不足5%的份额。其中,上海用于城市绿化的园艺植物仅有400多种,多样性显然不够丰富。以市花白玉兰为例,这种乔木类的花卉归属木兰科,它的同类品种在上海仅有2、3个,而在云南和四川就有近30个品种。目前,许多种质资源或存在于自然生境中,或散落在育种者的手中,未进行系统收集保存,随时都有可能丧失。
【“突变体”:重要搜索对象】自人类对野生动植物开展驯养种植以来,通过人为的杂交选择,农业生物的种质资源产生出众多“突变体”。牛,就分役用、肉用、乳用型,1000多个品种;羊,有毛用、肉用、毛皮用、乳用、兼用型,200多个品种;鸽,演化成信鸽、肉鸽、观赏鸽3大类,300多个品种、1500多个品系;鹌鹑也有了蛋用、肉用2大类。诸如此类的“突变体”,也是收集保护的重要目标。
【10年和20万份物种】新建成的上海农业生物基因中心,装备先进,是种质资源收集保存的大仓库。种质资源是人类从事生产和赖以生存的物质基础。上海拥有大批高层次的农业专业人才和雄厚的经济技术基础,有义务抢救和保护种质资源。中心投入运行后的第一步,至今年底,以购买、原生地采集等方式,收集一万多份物种入库。第二步,花10年左右时间,收集20万份物种入库,以免珍贵物种自然消亡或散失。
利用与创新
【太湖猪大贡献】我国有着丰富的农业生物种质资源,仅畜禽品种类群达596个,占世界总量11%。其中著名的地方品种有200多个,如南阳牛、牦牛、湖羊、滩羊、伊犁马、关中驴、太湖猪、浦东鸡、北京鸭、狮头鹅等,为世界所瞩目。古罗马引入我国华南猪种育成的罗马猪,是“约克”等西方近代良种猪的祖先。国外家禽名种“芦花洛克”、“赫嘎德鸭”、“好主蒙高力司克鹅”,分别有我国浦东九斤黄、北京鸭、中国鹅的遗传基因。二十世纪里,世界上养猪发达国家因连续定向选择育种,极度追求生长率和瘦肉率,致使450多个地方猪种资源消失,育成的4大品种出现产仔率低和应急综合征高的遗传缺陷。近年导入太湖猪基因,才克服了这一难题。上世纪九十年代初,上海率先从日本、韩国进口西甜瓜良种,用以改善瓜果的品质。其实,这一种种人见人爱的洋香瓜,在其多元杂交进程中,吸纳了我国包括沪郊众多地方品种瓜果的基因。国内农业技术人员近年来自己动手培育,育成50多个可与洋香瓜媲美的新良种。
【“涉洋改良”】各国间种质资源的交流,也推动着我国农业品种改良。著名的新疆细毛羊和内蒙古细毛羊,添入高加索羊和美利奴羊基因后,产毛更多,毛质更好。领先一步的上海,成果更加显著:引进“荷尔斯泰因弗里斯牛”,育成黑白花乳牛,如今已形成每头奶牛年产鲜奶10吨的高产群体。出口港澳地区的上海白猪,血统中含有“约克”、“苏白猪”的基因。地方名种鸡浦东九斤黄补进外血后,育成新浦东鸡,在全国掀起了三黄鸡热。
【节水30%的旱稻】开发利用种质资源,造福人类,前程无量。丰富多样的、具有地方特色的种质资源,是在不同生长环境下形成的,一些当前看来生产性能不好、无经济价值的种质资源,往往蕴藏着巨大的种子价值和经济意义。种质资源有效保存起来,科学家们就能从容发掘肥料利用率高、抗病虫强、节水性好的基因,培育出遂人心愿的良种。在浙北山区考察时,他们发现了能在干旱山坡田里生长的“旱稻”,据测算,它的用水量只有寻常水稻的30%。我国水资源贫乏,这分能抗旱节水的水稻资源十分珍贵。今年,提纯复壮后的这种“旱稻”,在山区以林、粮间作方式栽培,亩产可达400公斤。发掘其基因,实现种质创新,不久就会育成具有大面积推广价值的“节水稻”良种。
环境与保存
每种动植物的物种,都是一个个生命,一旦生存环境变化太大、变得太差,就会死亡,彻底失去传种接代的功能。农业生物基因中心的另一大功能,就是创造物种生存的环境条件,让它们的生命按照人们愿望长期延续。
【难于找回的“老来青”】以水稻为例,在自然生态环境中,一个品种有可能在一年内消失。五六十年代盛名于世的水稻良种“老来青”,因耕作制度变化而不再种植,由于当年没有良好的保存条件,“老来青”无法永葆青春。上个世纪七十年代,培育出众***稻良种的菲律宾,因一次意外事故而丢失全部最新一代水稻物种基因。多亏国际水稻研究所的物种基因库妥善保存着一份,回头提供给他们,水稻育种和生产才不至于中断。
【基因库构成】上海农业生物基因中心核心部分是物种保存,分低温干燥保存(又称种质库)和液氮无菌保存(又称微生物库)两个系统。低温干燥保存系统主要保存粮、棉、油、瓜果等植物性物种,其中,长期库温度保持零下18℃,入库的物种100年也不会丧失生命。中期库温度保持0℃,能使物种的生命保持20至30年。可调库温度保持4至17℃,能使物种发芽率保持3至5年。液氮无菌保存系统主要保存微生物、动物生殖细胞及花菜等小颗粒种子,库温保持在零下186℃,入库物种可以长期保存。当年若有这个库,“老来青”也许至今还留在人们的餐桌上呢。
进入中心的各类物种,究竟如何妥善保存?罗博士摊开中心运行示意图,随手拿起刚收集到的几粒“黄金瓜”、“海冬青”的瓜子作示范:这2种瓜是上海本地名品,目前其种质资源已大量消失,十分珍贵。如今,经过检疫、整理、鉴定、编目和扩繁,一批分发利用,一批进入种质库;再经深入评价、基因发掘和种质创新,最终便会育成新一代甜瓜良种。