曹永生｜看农作物的“诺亚方舟”如何改变世界

曹永生

研究员　博士生导师

国家农作物种质资源平台管理中心主任，中国农业科学院作物科学研究所研究员、果树研究所所长。

农作物种质资源（又称品种资源、遗传资源、基因资源）是指来自农作物的具有实际或潜在价值的任何含有遗传功能单位的遗传材料，是地球上所有的农作物遗传多样性资源，是全部农作物基因在特定的地理生态空间和时间上形成的遗传载体材料的总称，是农作物育种、基础研究、生物技术研究和农业生产所需要的遗传物质，包括野生资源、地方品种、选育品种、品系、遗传材料等，其形式有DNA、细胞、组织、根、茎、苗、叶、芽、花、种子和果实等。

农作物种质资源包括粮食作物、纤维作物、油料作物、蔬菜、果树、花卉、糖烟茶桑、牧草绿肥、热带作物和其他作物种质资源十大类。

农作物种质资源至关重要

农作物种质资源是国家最重要的战略性资源

农作物种质资源是人类起源、生存、繁衍、健康、幸福的物质基础，是培育作物新品种、发展生物技术、促进农业发展的基本条件，是人类食物和其它生活必需品的根本来源。农作物种质资源不仅为人类的衣、食等方面提供原料，为人类的健康提供营养品和药物，而且为人类幸福生存提供了良好的环境，同时它为选育新品种，开展生物技术研究提供取之不尽、用之不竭的基因来源。因此，农作物种质资源是一个国家财富中最有价值、最具战略意义的资源。

玉米种质资源

农作物种质资源是维系国家食物安全的重要保证

“民以食为天”，中国人多地少，耕地资源紧缺，要满足21世纪中国人民日益增长的食物和农产品需求、确保食物安全和人民生活全面走向小康，保护和持续利用农作物种质资源意义重大。随着城市化、工业化、城镇化等的迅速发展，中国耕地面积不断减少，要增加粮食产量主要靠提高单产，而优良品种是提高单产的首要因素。优良品种的选育实质上是种质资源的再加工，缺少种质资源，作物育种也就成为“无米之炊”。因此，对农作物种质资源的保护和利用是解决中国十几亿人口吃饭问题的重要保证。

食用豆种质资源

农作物种质资源是中国农业可持续发展的基本保证

“一粒种子可以改变世界”，水稻、小麦矮秆基因等的发现和利用带来了农业“绿色革命”，使我国农业生产产生了飞跃发展。建国以来，我国粮食产量的提高主要是靠品种更新来实现的，这些新品种利用了10000个以上的优异种质资源。随着现代生物技术的发展，农业发展对农作物种质资源的依赖程度将越来越高。农作物种质资源的丧失，对于人口众多、人均资源少的中国来说，是农业可持续发展的最大障碍。因此，农作物种质资源的保护和利用关系到国家农业和社会的长远发展，关系到子孙后代的生存。

谷子种质资源— 穗型

528种农作物，3269个栽培及野生近缘植物物种

诉说我国种质资源多样性

农作物种质资源多样性是在漫长的历史时期形成的，一方面，通过突变、重组和基因流动实现基因增加，另一方面，通过遗传漂变、人工选择和自然选择，相应地减少基因，表现为栽培作物收获器官及相关部分变大，广适应性、落粒性降低或丧失，生长习性改变，发芽迅速且均匀，休眠期缩短或消失，同步开花与成熟，种子或果实有特殊色泽、种皮变薄，毛刺芒、苦味、有毒物质等防卫结构消失，食用作物品味得到改良等。

西瓜种质资源—果实大小

西瓜种质资源—果实肉色

甜瓜种质资源—果实形状

我国农业历史悠久，农作物种质资源种类繁多、类型多样、数量巨大，是世界农作物种质资源大国，拥有丰富的物种多样性和遗传多样性。

目前中国有528种农作物，包含3269个栽培及野生近缘植物物种。中国是禾谷类作物裸粒基因、糯性基因、矮秆基因和育性基因等特异基因的起源中心或重要起源地。

在110种主要农作物中，包含987个变种、978个变型、1223个农艺性状特异类型。例如水稻有亚洲栽培稻和非洲栽培稻以及普通野生稻、药用野生稻、和疣粒野生稻等21个野生种,亚种类型有籼稻和粳稻，水旱性有水稻和陆（旱）稻，粘糯性有粘稻和糯稻，光温性有早稻、中稻和晚稻，熟期性有早熟、中熟和晚熟，穗立形状有直立、半直立、弯曲和下垂，谷粒形状有短圆形、阔卵形、椭圆形、中长形和细长形，种皮色有白色、红色、褐色、紫色和黑色等。

茄子种质资源—形状

桃有光核桃、甘肃桃、陕甘山桃、山桃、新疆桃等24个种，果实类型有普通桃、油桃、蟠桃和油蟠桃，果形有扁平、扁圆、圆、椭圆、卵圆和尖圆，果皮底色有乳白、绿白、绿、乳黄、黄和橙黄，果肉颜色有白、绿、黄和红，花型有铃型、蔷薇型和菊花型，花瓣类型有单瓣和重瓣，花瓣颜色有白、粉红、红和杂色，叶色有绿、绿黄和红等。

桃种质资源—花型

桃种质资源—果实形状

桃种质资源—果实颜色

国家农作物种质资源平台

农作物的“诺亚方舟”

在科技部、财政部、农业农村部的支持下，组建了国家农作物种质资源平台。国家农作物种质资源平台由国家长期种质库、国家复份种质库、国家中期种质库、国家种质圃、省级种质库等70多个保存设施和国家种质信息中心组成，是农作物的“诺亚方舟”，其宗旨是：集中体现国家安全和利益，面向国家重大需求，保护和利用种质资源，面向全国开放共享服务。

国家种质库

国家农作物种质资源平台已建立了完善的制度机制体系、组织管理体系、技术标准体系、安全保存体系、资源汇交体系、质量控制体系、人才队伍和评价体系，目前拥有350种作物50万份种质资源，占国内资源总量的90%以上，占全世界资源保存总量的14%,资源保存数量位居世界第二。

国家农作物种质资源平台具有公益性、基础性、原始性、长期性、战略性、系统性和网络性等特点，通过有效保护和高效利用，为保障国家食物安全、生态安全、人类健康、农民增收和农业可持续发展提供基础支撑，助力精准脱贫、乡村振兴、美丽中国和健康中国建设。

枣种质资源—形状

9.17亿亩良田　985.34亿元效益

国家农作物种质资源平台成果显著

国家农作物种质资源平台已完成了50万份种质资源的标准化整理、规范化评价、数字化表达、网络化共享和专业化服务，从中筛选出一批优异种质。创建了日常性服务、展示性服务、针对性服务、需求性服务、引导性服务、跟踪性服务等6种服务模式，为作物育种、科学研究、科学普及和农业生产等提供信息和实物共享服务，提供实物共享11万份次/年以上，信息服务34万人次/年以上。

据不完全统计，近五年来，有450份种质在育种和生产中得到有效利用，直接应用于生产265个，育成新品种231个，累计推广面积9.17亿亩，间接效益985.34亿元，为保障国家粮食安全做出了重要贡献，经济效益、社会效益、生态效益显著。

桑椹种质资源—颜色和长短

中国农业科学院传媒与传播研究中心

编辑整理｜海燕  丹丹  

专家介绍

曹永生研究员长期从事作物资源信息管理和信息系统研究。研究成果获国家科技进步一等奖、二等奖、三等奖各一项，农业农村部和北京市科技进步一等奖各一项。