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生物多樣性——關于中國種質資源面對的挑戰與對策
生物多樣性——關于中國種質資源面對的挑戰與對策 根據化石考證，地球上最早出現的低級形式的生命(例如細胞和藍藻)起源于40億年以前。經過40億年的緩慢進化與分化，逐漸形成了各種各樣的干變萬化的生命形式，形成了生物多樣性。換句話講，生物多樣性是生物及其環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的總和。 種質資源是生物多樣性中與人類生存與發展密切相關的最重要的組成部分，是具有實際利用和潛在發展價值、且可再生的生物資源。種質資源是伴隨著人類活動、農業起源而生成，且不斷創新、不斷發展的生物多樣性的核心組成部分，是人類繁衍和發展的最根本的物質基礎和戰略資源。 一、種質資源的起源、內涵與發展 據出土化石分析，人大約在20萬年前由猿人進化成早期智人，開始了人類以漁獵、采集為生的原始階段。大約1萬年前，隨著人類對大自然的認識，開始栽培植物、養殖動物，隨后又開始利用微生物，農業開始出現，使地球上首次出現了農業生態系統和人文景觀。可以講，這是人類為生物多樣性做出的貢獻，特別是極大地創造、豐富了種質資源的多樣性。地球上大約有1一8萬可食用的植物，而人類在各個時期至少利用了3000種可食用的植物。經過 近萬年農業的發展，人類已完成了1200種植物的栽培，30一50種動物的馴化、數百種微生物的利用;而真正大面積栽培的植物只有150種，其中29種占了農田生產的90% 。 種質資源是與人類活動、農業起源、發展密切相關的重要物質基礎。因此，種質資源不僅包括在任何地區、任何時間栽培、馴化、利用的生物種及其所有品種的全部基因遺產，還包括半馴化種、野生種和親緣種，同時還應包括人們利用采集、漁獵、挖伐、放牧等手段而為人所利用的各種生物種。這種遺產越多，即其多樣性越豐富，改良品種或選育新品種的潛力就越大。種質資源及其多樣性，不僅為人類的衣、食等方面提供原料，為人類的健康提供 營養品和藥物，而且為人類幸福生存提供了良好的環境，尤為重要的是，它可為人們選育所需求的新品種，開展生物技術研究提供取之不盡，用之不竭的基因來源。 由于人口不斷增加，糧食問題已成為世界面臨的重大問題之一。增加糧食產量，主要不能靠擴大種植面積，因為大量開墾荒地會損害生態環境，危害生物多樣性。要使農業單產提高，灌溉、施肥及其它栽培措施固然重要，而優良品種卻是首要因素。選育良種要靠種質資源的多樣性。目前任何高新技術都還不能創造基因，而只能在生物體之間轉移、復制或修飾基因，豐富的基因存在于多種多樣的品種(包括古今中外的品種)及其野生親緣種中，它們統稱為種質資源或基因資源。人們已認識到，育種實質上是種質資源再加工，因此保護種質資源多樣性，利用分子技術發掘其中優異基因，推動一場農業科技革命，是實現農業可持續發展的中心策略。 二、中國種質資源保護與利用取得的巨大成就 自1949年以來，一批批種質資源應用于作物育種，使主要農作物品種更新3一6次;由于品種更新，糧食單產與糧食總產量分別增加了3. 1倍和2. 7倍。林木具有生態建設和環境治理等重大功能，中國人工林木種類居世界第一，列入主要造林樹種約210種;目前已篩選出適用于水土流失、沙漠化、石漠化地區植被恢復的喬灌木樹種120種以上，擬選擇優良種質4萬份以上。傳統中藥800一1000種，藥用植物種質資源的保護對中醫和中藥產業的發展，尤其對藥材產量和質量的提高，發揮了重要的作用。動物種質資源的保護已使一些瀕危種得到恢復，促進了家養動物和蜂、蠶飼養業的持續發展。中國水產品總產量已連續10年居世界首位，其中水產品養殖產量占水產品產量64%以上，完全得益于豐富的水生生物種質資源。中國已成為世界食用菌生產大國，全國已有12個食用菌產值超過億元，成為一些貧困地區的支柱產業。優良豆科根菌菌種的篩選及在退化草地改良中大面積的應用，解決了人工草場營養的缺氮問題，創造了巨大的生態效益。 在政府的重視下，近年來各行業和領域的種質資源保護工作取得了較大進步。特別是在農作物、林木、飼用植物、藥用植物、家養動物、水生生物、微生物等領域建立或初步建立了種質資源保護體系及科學研究實體，特別是作物種質資源保護與利用取得舉世矚目巨大成績。 截止到目前，中國作物種質資源擁有量達38萬份，僅次于美國的45. 2萬份，居世界第二位。已建成國家長期種質貯藏庫2座，長期保存種質資源33萬余份，位居世界首位，并實行了異地復份保存;已建立國家級種質資源圃32個，建成了國家級中期庫2座。在國家保存的種質資源中，已對62%的種質進行了抗病蟲鑒定，43%的種質進行了抗逆性鑒定，57%的種質主要品質鑒定，100%的種質的農藝性狀觀察記載。己獲得優良種質2. 6萬余份，并從中評價、創新出優異種質1475個。從1981一2000年間，有168份種質直接用于生產，累計種植面積3680萬hm2，新增利潤203. 55億元;有386份種質作為親本育成新品種427個，累計推廣2. 236億hm2，新增產值1447. 63億元。 三、中國種質資源面臨的機遇與挑戰 1999年10月世界人口已達到60億，到2030年有可能突破80億;而中國 但是，機遇是明顯的，挑戰是現實。“種質資源的大規模收集與保存在應用上并沒有收到預期的效果，特別是在發展中國家”。綜觀上一次“綠色革命”中，農業科技工作者利用水稻、小麥的矮桿基因、“野敗”型野生水稻的雄性不育基因成功地育成矮桿水稻、矮稈小麥、雜交水稻等創新品種，使世界糧食產量在20世紀60一80年代的26年中翻了一番，并 且第一次出現糧食增產超過了人口增長的局面。我國科學家在“綠色革命”中起到獨特的先導性作用。冷靜分析現實，目前，造成我國一方面有豐富多彩的種質資源，另一方面育種家又面臨著親本材料貧乏的尷尬局面的主要因素表現為以下幾個方面。 1.中國種質資源總量巨大，但組成結構卻不合理。其中中國的國外種質資源擁有比例只有19% ,而美國為81%，俄羅斯為50%;中國的親緣野生種質資源遠不夠寬廣，中國長期保存量為世界第一，而只有712個物種，而美國和俄羅斯則均有2000個物種以上。美國、俄羅斯之所以有如此巨大的國外種質和寬廣的野生資源，主要是利用國家種質資源委員會組織各種方面力量大力引進.國外種質，多種途徑赴世界各地考察，自19世紀末至20世紀80年代， 兩國均組織了200余次國外收集考察工作。而我國引種工作進行不夠，國外考察幾乎未開展。而目前幾乎所推廣的新品種均含有國外種質血統或野生資源血統，中國種質資源的組成結構不合理勢必加劇了育種可用資源匾乏，育成品種遺傳基礎狹窄，優良產品推廣后表現為抗逆性弱、適應性差。 2.種質資源中雖蘊藏的基因豐富，但分子標記輔助育種與轉基因育種卻缺乏目標基因與標記，即潛在基因豐富，可用基因貧乏。盡管中國已對所保存種質資源全部進行農藝性狀鑒定，部分進行了抗性、品質鑒定，但僅限于表型，而分子鑒定由于數量巨大、經費有限遠遠跟不上農業發展需要。據專家以小麥為例統計，自1930年至今，國際上共發現小麥基因700余個，而中國科學家同期發現的小麥新基因僅5. 5種(1個與國外聯合發現)，這與中國這一小麥種質資源大國的地位極不相稱‘呂’。而更為嚴重地是國際上通常種質資源不受專利保護，而鑒定出新基因則受知識產權保護，反過來限制中國利用，于是有可能出現“種中國豆，侵美國權”的奇怪現象。 3.中國時育種理論與方法研究滯后，從另一方面限制了中國種質資源的利用途逗與方式。國際上發達國家已具備了分子育種較為成熟的理論和較為規范的方一法，而更為重要的是生物技術手段與常規手段的緊密結合，種質創新力度較大。另一方面，一般優秀品種僅僅含有優異基因是不夠的，必須在一個好的遺傳背景下，才能發揮其潛能，就象一個優秀人才只有在好的氛圍環境中才有大的作為一樣。中國55年的育種實踐也反復證明這一點。 四、中國種質資源研究與發展的戰略取向 中國種質資源面對的挑戰，早在20世紀90年代就已顯露，中國種質資源領域的科學家早就提出構建中國種質資源的核心種質，建立種質資源優異基因發掘平臺的設想。目前，通過“農作物核心種質構建，重要新基因挖掘與有效利用”973項目，己完成了核心種質的構建;已組建了“農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程”研究平臺，初步形成大規模、高通量進行新基因發掘的態勢。但是這僅僅是利用機遇、應對挑戰的前提，要想做好中國種質資源保護、研究和利用還必須做好以下幾個方面。 1.建議成立國家種質資源委員會，統籌規劃種質資源引進與收集、鑒定與研究、保護與利用等工作，大力引進國外種質資源(包括植物、動物和微生物)，擴大國內及赴世界各地進行珍稀野生親緣種的收集考察工作，力爭盡早改變中國種質資源的結構與組成，為拓寬品種的遺傳基礎而創造條件。 2.充分利用基因組學(包括蛋白組學，代謝組學)的理論與方法，使種質資源工作進人一個基因組種質資源學時代，即以現代基因組學為基礎，以大規模、高通量的現代化設施為手段，全面開展新基因發掘工作。使我國由種質資源大國變成基因資源大國，并實現國家種質資源主權與產權的全面保護。 3.大力推進育種理論與方法的研究，開展骨干親本(優異基因)優勢集成作用機理的分子基礎研究，并對基因與基因，基因與遺傳背景，品種與環境方面開展深人研究，加大種質創新與利用研究，使其為新品種培育由經驗型向定向設計型轉變奠定基礎。 為了人口與健康、資源與環境、自然與社會的協調、和諧發展，只有發揮種質資源的內在潛力，發掘“少投人、多產出、促進健康、保護環境”的優異基因，才能應對中國種質資源的面對的挑戰，實現“生產效益型、資源節約型、環境友好型、產品安全型”的新型可持續的農業發展戰略，這也是我們這一代人不可推卸的責任。
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