山西省农作物种质资源保护利用现状与展望

□康国帅，穆志新，王海岗，秦慧彬

（山西农业大学农业基因资源研究中心 山西 太原 030031）

山西省地处我国华北地区西部、黄土高原东部、黄河中游东岸，南北长约682 km，东西宽约384 km，地形地貌种类多样，有山地、丘陵、台地、平原、盆地等。境内有大小河流1 000 余条，河谷交错纵横。山西省属于温带大陆性气候，但南北气候区别明显，光照资源丰富，昼夜温差大，造就了适宜多种农作物生长的生态环境[1］。山西是华夏文明的“摇篮”，农耕历史悠久，漫长的自然演变孕育了特色鲜明、品质优良、丰富多样的农作物种质资源。其中，杂粮种类多、数量大，位于全国前列。据统计，山西省的燕麦、高粱地方品种均居全国第一，分别为74.4%和68.4%；黍稷、谷子地方品种均居全国第二，分别为22.6%和21.1%。此外，山西省的小豆、饭豆、普通菜豆地方品种居全国第一，绿豆、豇豆居全国第三，荞麦地方品种数占全国的12.8%[2]。

农作物种质资源承载着遗传信息，是加快实现我国种业跨越式发展的物质基础。培育优异品种本质上就是对种质资源进行再加工[3]。2020 年，***总书记在中央经济工作会议上强调，“开展种源‘卡脖子’技术攻关，立志打一场种业翻身仗”[4]。农业农村部《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划（2015—2030 年）》、国务院办公厅《关于加强农业种质资源保护与利用的意见》等文件，都体现了国家对种质资源的高度重视。

近年来，种质资源流失现象十分严重，环境污染和城市化扩张进程加快，使得一些珍稀物种濒临灭绝，甚至已经灭绝。高产品种的推广和农作物种植结构调整，使得地方栽培品种被淘汰进而消失。农作物种质资源的流失，使得许多作物存在遗传脆弱性，容易引发突发的毁灭性病害[5]。

1 山西省农作物种质资源保存和利用的成就

1.1 资源保护工作位居全国前列

山西省是我国开展种质资源保护与利用最早的省份之一，种质资源工作成效位居全国前列。

新中国成立后，山西省共开展了4 次大规模的种质资源征集。1956—1957 年，全国农作物种质资源普查收集到地方品种和农家种15 000 余份。1979—1983 年，全国农作物种质资源普查在全省征集到作物种质资源16 958 份。2011—2016 年，西北干旱区农作物种质资源调查，收集数量为686 份。2020 年，开展全国第三次农作物种质资源普查与系统调查工作。经过4 次征集发现和抢救了一批濒临灭绝的稀有珍贵资源，基本上查清了山西省农作物种质资源的分布规律和数量规模。在征集调查的基础上，通过研究农艺性状、经济性状及相关特征，编写了《山西省农作物品种志》《山西省农作物品种资源目录》《山西省黍稷品种资源目录》《山西高粱品种志》等资料。

山西省是全国最早建立省级农作物品种资源（旧称种质资源）专业研究所的省份。1984 年成立的山西省农业科学院农作物品种资源研究所（2020 年更名为山西农业大学农业基因资源研究中心）是黄土高原7 个省区唯一从事农作物种质资源收集、保存、鉴定、评价和创新利用工作的专业研究所。2003 年由中国农科院牵头申报的“中国农作物种质资源收集、保存、评价与利用”成果获国家科技进步一等奖，山西省农业科学院排名第二，主要工作由农业基因资源研究中心完成。

山西省种质库是山西省唯一的中期贮存库，可贮存50 万份种质资源。目前贮存了7 万份农作物种质资源，涉及35 种作物，保存量居全国前列；贮存杂粮近4 万份，居全国第一位；累计为国家库提供了近3万份种质资源，上交资源数量居全国之首。同时，为科研人员提供资源免费保存服务，免费保存量超过2.8 万份。山西省种质库的科研工作者在种质保存技术方面积累了丰富的经验，建立了山西省中期库种子活力跟踪监测系统，确定了中期库不同类型库存种质安全贮存的预警关键技术指标和更新标准，避免了宝贵遗传基因得而复失，也减少了库存资源频繁更新造成的资金投入和基因资源的遗传漂变。种质库保存技术的研究成果“作物种质资源持久安全贮存及预警关键技术研究”于2004 年获山西省科技进步二等奖。

除了山西省种质库，山西省还有国家级枣、葡萄种质资源圃以及黄芪、草苁蓉、鹿党参等药材作物的原生境保护区。2020 年，山西省人民政府办公厅颁布了《关于加强农业种质资源保护与利用的实施意见》，依托农业基因资源研究中心建立了山西省作物种质资源保护与利用中心，随后将逐步完善山西省农作物种质资源保护体系。

1.2 开发利用成效显著

多年来，山西省种质库为科研人员、育种家、企业提供利用1.5 万份次，有力推动了基础科学研究、育种和产业的发展。

在服务基础科学研究方面，积极服务科研机构。例如山西农大高粱所、资环学院等机构利用山西省种质库提供的资源开展不育系转育、基因筛选等研究。种质库收集保存的兴县灰布支黑豆、五寨黑豆两个高抗抗源材料，不仅抗胞囊线虫4 号小种，同时兼抗1、3、5 号生理小种，成为开展大豆抗胞囊线虫研究的重要材料，基因资源中心大豆课题组的科研人员利用这些材料首次探明了抗源品种的遗传规律。

在服务育种方面，利用收集的资源，育成了玉米品种晋单8 号、晋黑糯3 号，谷子品种晋品谷1 号、晋品谷2 号等。黍稷资源提供给全国科研机构后，共育成32 个黍稷新品种，并在生产上推广应用。部分收集到的资源则作为抗病育种的亲本，例如高抗黑穗病的黑软谷、小黑谷等种质。

在服务生产和产业方面，征集到的特色资源有效带动了产业发展。例如生产上种植面积比较大的东方亮和沁州黄谷子。其中，突出代表是利用征集资源育成的黑丰1 号苦荞品种，现已成为山西省及周边省份种植面积最大的品种之一，并且是苦荞产业的支柱品种，用其制成的苦荞茶、苦荞醋深受大众喜爱。

2 山西省农作物种质资源保护利用存在的问题

2.1 种质资源消失速度加快，征集工作紧迫

在全国第三次农作物种质资源普查与系统调查过程中发现，征集到的资源数量在迅速减少。一些名优地方品种由于产量较低，农民已不再种植，主要粮食作物也少有农家种。2020 年山西省启动第三次全国农作物种质资源普查与收集工作，截至目前共抢救性收集农作物种质资源480 份，普查征集收集种质资源3 936 份，收集和征集的资源远低于前两次资源收集的数量。随着工业化、城镇化、现代化进程加快和育成品种的广泛推广，地方品种、野生种生存空间越来越受到挤压，资源普查收集工作愈发紧迫。

2.2 资源鉴定评价深度不够

目前，资源鉴定工作主要以表型鉴定为主，抗性鉴定只是对部分资源的部分抗性（抗病性、抗寒性、耐盐碱等）进行评价，表型与基因型精准鉴定评价不足，分子指纹图谱库构建欠缺，高通量鉴定、等位基因规模化发掘等技术还未广泛应用，种质资源中蕴藏的优异基因资源还未挖掘，一些具有地方特色的种质资源的食用、药用、文化特性有待评价整理[6]。目前的鉴定结果不能有效满足育种工作的需求，也难以应对日趋激烈的国内外种业竞争。

2.3 缺少稳定的经费支撑

目前，科研管理考核体制要求在较短时间内创制突破性的种质。但种质资源的创制利用，不容易在短时间内有成果和经济效益，因此必须强化种质资源工作公益性、基础性、长期性的观念[7]。

种质资源保护利用是一项系统工程，开展种质资源工作需要地方政府有长期、稳定且成规模的财政支持，但目前山西省科技厅、农业厅等均尚未设立种质资源保护利用专项项目。在繁殖更新方面，受劳动力成本上升、自然灾害等因素影响，近年来田间繁殖更新成本急剧升高[8]；在仪器设备方面，缺乏专用的抗旱、耐盐、抗病和品质鉴定等方面的基础设备；在信息化建设方面，应维护和更新现有的数据管理、共享利用平台。

2.4 机制制度不全，工作面临梗阻

种质资源工作因涉及作物种类多，有专业性强的特点。工作中涉及的行政部门、科研机构和高校也较多，业务交叉重复不可避免，工作成果难以共享。在开展工作期间发现，部分单位和工作人员认为种质资源保护只是科研单位的工作，因而担当作为不够，没有按照标准完成布置的工作。由此可见，同种质资源相关的行政、科研机构亟待建立良好的沟通协作和权责机制。

目前，缺乏公正合理的有关种质资源知识产权界定和利益分享的反馈机制。科研机构、育种家、企业利用从种质库（圃）获得的种质资源选育出新品种或产生效益后，种质资源工作者无法参与成果的分配，无法体现出种质资源科研人员的基础性工作。另外，许多育种家将核心材料保存在课题组里，不愿保存在种质库，随着课题组人员调动或新老交替，很可能出现材料丧失的情况。

2.5 种质资源工作力量亟待加强

由于历史原因，多年来对种质资源工作重视不足，从事种质资源工作的专业人才储备不够，种质资源工作人员的积极性没有得到充分发挥。

目前，在职称评审工作中，没有把种质资源科技工作者所做的收集、保存、鉴定、分发等基础性工作作为评审条件[9]。

3 加强山西省农作物种质资源保护利用的措施

3.1 建立收集长效机制，完善基础设施建设

建立有效的种质资源收集普查长效机制。一是争取专项征集经费，常态化开展资源征集，特别是加强收集保存珍稀、濒危、特色资源和作物野生近缘植物；二是从国内外其他种质资源机构引进资源；三是面向社会采取有偿征集；四是政府、科研机构、学校等部门，通过标语、宣传单和网络新媒体等形式，宣传种质资源法律法规，提高全民保护农作物种质资源的意识，动员群众参与到种质资源征集工作中[10]。

根据种质资源工作实际进程，按照国家统一标准，新建种质资源库（场、区、圃），对原有的种质资源库（场、区、圃）进行改造扩建，对作物野生近缘种集中分布区加强保护，逐步完善异地保存和原位保护相结合的全方位保护体系[11]。完善种质资源评价鉴定基础设施，例如旱棚、盐池、隔离鉴定网室、病圃等。在保存手段上还可采取试管苗库、超低温库、DNA 库等手段。

3.2 开展精准鉴定和基因挖掘

开展基因型精准鉴定，搭建鉴定评价和基因发掘技术平台。运用SNP 标记、基因芯片、重测序、高通量鉴定、等位基因规模化发掘、分子指纹图谱库构建等技术，深度挖掘控制产量、品质等性状的功能基因，创制育种家想用、生产中好用的适宜机械化、高产、高抗的种质[12]。积极参加国家农业种质资源鉴定评价体系建设，通过全面提升种质资源评价水平，让种质资源更好地有效利用，将资源转化为生产力，服务有机旱作农业。

3.3 加大支持力度，拓宽经费渠道

山西省要从种质资源大省迈向种业强省，要把资源优势转化为经济优势，应确保种质资源工作有稳定持续的经费。省级科研和财政部门应设立专项资金，开展山西省地方种质资源保护与利用工作，用于保障种质资源收集、保存、鉴定、评价、创新利用，以及对种质资源研究的重大发现进行奖补。同时，积极向农业农村部、科技部申请作物保种、重点研发、种业提升等项目，参与兄弟省份种质资源研究课题，努力拓宽经费的获得渠道。

种业企业开展商业化育种需要大量种质资源作为支撑[13]，因此可以鼓励种业企业参与到农业种质资源保护与利用工作中，合作开展种质创新和产业化推广工作，逐步实现政企同步驱动的投入机制[14]，有效解决鉴定和利用脱节的问题。

3.4 推进建章立制，实现规范化管理

制定符合山西省特点的地方法规，将山西省种质资源保护和利用纳入法制化管理，明确各级政府的主体责任，同时制订种质资源中长期发展规划。成立山西省种质资源保护利用管理领导小组，统筹协调农业、科技、财政、高校各部门，打通各部门之间的工作壁垒，协商攻关种质资源工作重大问题。

对各农业种质资源库（场、区、圃）实行认证、挂牌、考核评估制度[15]。鼓励有关单位和个人把种质资源交由种质库（场、区、圃）保存；检疫和海关部门构建便利的引进种质资源的检疫和通关机制；立法保护种质资源库（场、区、圃），对于非法采挖野生珍稀、濒危种质资源，或在种质资源工作中不作为、乱作为、私藏种质资源导致灭失等行为，追究相关单位和人员的责任[16]。

建立健全农业种质资源管理规章制度，使种质资源收集、保存、鉴定、评价、登记、利用各环节有标准、有遵循、有依据。探索建立资源交流共享机制，例如在品种审定、项目结题之前必须有种质库出具的入库证明，采用生物技术对种质资源进行产权界定等措施，使种质资源的共享利用具有可持续性[17]。

3.5 加强种质资源队伍建设

采取多种措施充分调动种质资源工作者的工作积极性，稳定种质资源工作队伍，促进种质资源保存利用能力和水平的提高[18]。对参与种质资源工作的行政、科研部门，将种质资源工作作为重要的绩效考核指标，作为职务、职称晋升的重点考核内容，作为申报项目和奖励的评分依据，为人才发展预留空间。对从事种质资源保护利用的优秀团队和优秀人才进行重点支持，培养和引进种质资源工作的领军人物，发挥领军人物的引领作用。与国家种质库和发达省区种质资源机构加强学术交流沟通，学习先进的种质资源安全保存和创新利用经验。

4 结束语

经过多年的鉴定研究和生产实践发现，山西省农作物种质资源中蕴藏着丰富多彩、弥足珍贵的遗传基因，这是山西省调整种植业结构，实施农业产业化生产的重要物质基础和有利条件。必须做好组织和制度保障，从资金、项目、人才、政策方面加大保护和开发利用力度，打造“保、育、繁、推”紧密结合的发展模式，将资源优势转化为产业优势，助力乡村振兴，最终实现种质资源以保护促进利用、以利用带动保护的良性循环。