山東省野生大豆種質(zhì)資源的保護(hù)與利用

張煜　王鵬　劉瑋等

摘要：野生大豆是栽培大豆的近緣野生種，具有抗逆性強(qiáng)、蛋白含量高、豐產(chǎn)性好等優(yōu)良性狀。本文分析了山東省野生大豆種質(zhì)資源保護(hù)和利用過程中存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出包括加強(qiáng)宣傳、擴(kuò)大野生大豆資源保護(hù)區(qū)、加強(qiáng)遷徙地保護(hù)等可操作的對(duì)策和建議，為更好地發(fā)揮山東省的野生大豆資源優(yōu)勢(shì)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：野生大豆；種質(zhì)資源；山東?。槐Ｗo(hù)

中圖分類號(hào)：S565.102.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）07-0145-05

AbstractWild soybean （Glycine soja） is the relative of cultivated soybean （Glycine max）， which possesses good traits of strong tolerance， high protein content， high yield and so on. Based on the analysis of problems in conservation and utilization of wild soybean germplasm resources in Shandong Province， some countermeasures and proposals were put forward such as stepping up publicity， expanding protected areas of wild soybean， strengthening migration protection， etc. All these provided references for better playing the advantages of wild soybean resources in Shandong Province.

Key wordsWild soybean； Germplasm resources； Shandong Province； Protection

目前，中國(guó)大豆對(duì)外依存度高達(dá)80%，國(guó)產(chǎn)大豆被國(guó)外轉(zhuǎn)基因大豆擠壓得毫無立足之地。山東省是大豆種植和消費(fèi)主要省份，也是黃淮海地區(qū)大豆良種生產(chǎn)、供應(yīng)的第一大省，但由于近年化肥等農(nóng)資價(jià)格一路上漲，大豆種植收益不斷下降，一些農(nóng)民開始改種收益更高的玉米和水稻，導(dǎo)致大豆種植面積銳減。另根據(jù)青島海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2011年前11個(gè)月山東口岸進(jìn)口大豆1 079萬噸，價(jià)值高達(dá)48.3億美元，對(duì)外依存度過高，加大了山東省大豆產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

振興大豆產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵是要有優(yōu)良的品種。目前，我國(guó)栽培大豆育成品種存在遺傳多樣性水平較低、遺傳基礎(chǔ)狹窄的問題，全國(guó)各地區(qū)大豆品種的系譜分析表明其遺傳背景都不同程度地來自少數(shù)幾個(gè)種質(zhì)，相對(duì)于栽培大豆，野生大豆的遺傳多樣性則要豐富的多[1]。野生大豆作為栽培大豆的原始祖先，與栽培大豆之間沒有生殖隔離，是大豆育種的重要基因來源[2]。野生大豆具有高蛋白、多花多莢且種子繁殖系數(shù)高、高病蟲害抗性以及強(qiáng)抗逆能力等多種大豆育種所亟需的優(yōu)良性狀基因[3～5]，是大豆育種的希望所在。因此，保護(hù)好野生大豆種質(zhì)資源是大豆產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)全面振興的重要基礎(chǔ)。

1山東省野生大豆種質(zhì)資源概況

1.1野生大豆形態(tài)特征

野生大豆（Glycine soja）是栽培大豆的野生近緣種，在系統(tǒng)分類學(xué)上屬于豆科（Leguminosae）、蝶形花亞科（Papilionideae）、大豆屬（Glycine）中的黃豆亞屬（Soja）[6]。野生大豆為一年生纏繞性草本植物，株高10～70 cm；莖細(xì)弱，分枝和纏繞性極強(qiáng)；具有無限結(jié)莢習(xí)性，莢果成熟時(shí)莢皮顏色為黑色或深褐色，個(gè)別的呈黃色，成熟時(shí)易炸莢；種子小，多為黑色；種皮多有泥膜；直根系，由主根、側(cè)根和須根組成，淺層根系均有根瘤菌寄生，多著生于主根基部[6，7]。

1.2山東省野生大豆的種類

在不同的環(huán)境條件下，山東省野生大豆經(jīng)長(zhǎng)期的自然選擇與進(jìn)化，形成了不同的生態(tài)類型。按照葉型來分，山東省野生大豆主要分為卵圓葉型、橢圓葉型和披針葉型。

卵圓葉型野生大豆是山東省內(nèi)分布最為廣泛的一種類型，主要特點(diǎn)是植株高大、蔓生、無限結(jié)莢習(xí)性，主莖與分枝特別明顯，株高140～146 cm，分枝6～12個(gè)，節(jié)數(shù)24～39節(jié)，節(jié)間較長(zhǎng)，花紫色或白色，根系較發(fā)達(dá)，多生長(zhǎng)在蘆葦塘或與小灌木纏繞伴生。

橢圓葉型莖較細(xì)，蔓生，無限結(jié)莢習(xí)性，節(jié)間較短，主莖與分枝大多明顯，株高102～367 cm，分枝20個(gè)左右，棕毛，花紫色，莢稀，根系不發(fā)達(dá)。

披針葉型葉狹長(zhǎng)，主莖細(xì)弱而有韌性，多為縱生分枝，株高80～100 cm，最高者達(dá)150 cm，棕、灰兩種毛色，花色紫或淺紫色，著莢率低，根系很不發(fā)達(dá)，多生長(zhǎng)在長(zhǎng)年缺水的黃河大堤上、貧瘠荒地及丘陵地帶，分布較廣。

山東省野生大豆具有多莢多粒的農(nóng)藝學(xué)特性，單株結(jié)莢數(shù)平均在452.71個(gè)以上，最多可達(dá)1 438個(gè)；單株粒數(shù)最多達(dá)2 735粒。山東省野生大豆種類繁多，除一般類型外，還存在豐富的變異類型，例如白花野生大豆、狹葉型野生大豆、寬葉蔓豆、白花野生兩型豆等[8，9]。

1.3野生大豆的分布

野生大豆在世界上分布范圍狹窄，只限于東亞中北部非干旱的溫帶地區(qū)，包括中國(guó)、朝鮮半島、日本及俄羅斯的遠(yuǎn)東地區(qū)、庫頁島、千島等[10]。 我國(guó)是世界上野生大豆資源最為豐富、分布最廣泛的國(guó)家。根據(jù)1978～1983年全國(guó)野生大豆考察的結(jié)果，在我國(guó)除新疆、青海、海南外，其余各省均有分布[7]。野生大豆在山東省分布廣泛，北緯34°30′～38°15′、東經(jīng)114°45′～122°45′范圍內(nèi)，東起膠東半島，西至黃泛平原，南起沂蒙山區(qū)，北至渤海沿岸，均發(fā)現(xiàn)有野生大豆群落分布。

2山東省野生大豆種質(zhì)資源的保存情況

作物種質(zhì)資源保存包括原生境保存與非原生境保存兩種方式。原生境保存是指在植物原來的生態(tài)環(huán)境中建立保護(hù)區(qū)或保護(hù)地，使重要作物野生種及野生近緣植物就地進(jìn)行自我繁殖以保存種質(zhì)。非原生境保存是指種質(zhì)保存于該植物原產(chǎn)地以外的地方，即利用人工創(chuàng)造的適宜環(huán)境使種質(zhì)較長(zhǎng)時(shí)間保持其遺傳完整性。非原生境保存包括在低溫種質(zhì)庫中進(jìn)行的種子保存、在種質(zhì)圃中的植株保存以及在試管苗種質(zhì)庫中的組織培養(yǎng)物保存等[11～13]。

2.1山東省野生大豆種質(zhì)資源的原生境保存

我國(guó)是大豆的起源地，也是野生大豆資源最豐富的國(guó)家。在歷史上，有大豆種質(zhì)的地方就有野生大豆的分布。但長(zhǎng)期以來，不管是政府還是民眾，對(duì)野生大豆資源的保護(hù)意識(shí)都非常淡薄。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)以及工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加快，許多野生大豆生長(zhǎng)的原生境遭到破壞，野生大豆數(shù)量不斷減少。另外，近幾年我國(guó)大量進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆，而野生大豆與栽培大豆之間并不存在生殖隔離，轉(zhuǎn)基因大豆外源基因會(huì)對(duì)野生大豆的遺傳多樣性造成很大的威脅。鑒于野生大豆資源目前所面臨的問題以及在我國(guó)的分布現(xiàn)狀，建立野生大豆原生境保護(hù)區(qū)，對(duì)目前野生大豆連片分布的區(qū)域?qū)嵭兄攸c(diǎn)保護(hù)就顯得十分必要。

山東省野生大豆連片集中分布主要位于山東省墾利縣境內(nèi)。墾利縣地處黃河三角洲腹地，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)型季風(fēng)氣候，適宜多種作物栽培與野生植物生長(zhǎng)繁殖。早在20世紀(jì)六七十年代，野生大豆曾是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活、畜牧業(yè)養(yǎng)殖的重要植物之一。野生大豆不僅是優(yōu)質(zhì)牧草，也是保健醫(yī)藥植物和防堿改土、改善生態(tài)環(huán)境的重要植物，八十年代初，僅墾利縣大汶流草場(chǎng)野生大豆連片面積就達(dá)到4 000公頃。由于人為因素、氣候和黃河斷流等因素的影響，野生大豆面積逐年減少，目前連片分布不足1 330公頃，野生大豆資源保存工作形勢(shì)嚴(yán)峻。

基于黃河三角洲野生大豆瀕?，F(xiàn)狀，2002年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)立項(xiàng)組織實(shí)施“山東省黃河三角洲野生大豆種質(zhì)資源原位保護(hù)區(qū)”建設(shè)，總投資250萬元，于2004年建成。該項(xiàng)目有效保護(hù)了野生大豆品種資源，保全了野生大豆原生境，保護(hù)了野生植物資源的多樣性，為育種、科研提供了豐富的種質(zhì)資源基因庫，具有巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。另外，該項(xiàng)目提高了群眾對(duì)野生大豆重要性的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)對(duì)野生大豆資源的保護(hù)意識(shí)，起到了良好的宣傳作用。

2.2山東省野生大豆種質(zhì)資源的非原生境保存

基于對(duì)包括野生大豆在內(nèi)的作物種質(zhì)資源保護(hù)工作的高度重視，經(jīng)山東省政府批準(zhǔn)，成立了山東省農(nóng)作物種質(zhì)資源中心。該中心是國(guó)家農(nóng)業(yè)科技黃淮海創(chuàng)新中心的重要組成部分，主要立足我省地方特色種質(zhì)資源，面向黃淮海地區(qū)，進(jìn)行種質(zhì)資源的搜集、評(píng)價(jià)、保存及創(chuàng)新利用。中心建設(shè)了可容納10萬份種質(zhì)的低溫種質(zhì)保存庫，其中包括面積為145 m2中期庫和面積為217 m2的短期庫。種質(zhì)庫的建設(shè)是山東省作物種質(zhì)資源保存體系建設(shè)的重要內(nèi)容，有利于包括野生大豆在內(nèi)的作物種質(zhì)資源的保存與延續(xù)。截至目前，以山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院為主體搜集保存野生大豆種質(zhì)資源已超過300份。

3山東省野生大豆種質(zhì)資源的開發(fā)利用

3.1野生大豆是一種優(yōu)良的飼草資源

野生大豆可以作為飼草作物進(jìn)行應(yīng)用。早在20世紀(jì)六七十年代，野生大豆曾經(jīng)是畜牧業(yè)養(yǎng)殖的重要植物之一。相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，野生大豆產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，莖葉柔軟，鮮嫩多汁，葉量大，適口性好，各種家畜均喜采食，是一種不可多得的優(yōu)質(zhì)牧草。野生大豆還可以曬干加工為草粉。野生大豆草粉粗纖維含量低，必需氨基酸含量高，還含有豐富的維生素和礦物質(zhì)，如類胡蘿卜素、維生素K和B族維生素、黃色素等，是畜禽良好的維生素和蛋白質(zhì)補(bǔ)充飼料[14，15]。野生大豆對(duì)自然環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠耐受高溫、低溫、鹽堿等多種不良的生長(zhǎng)環(huán)境，即使在其它種類牧草生長(zhǎng)困難的地方，野生大豆也能提供較高的物質(zhì)產(chǎn)量。野生大豆不僅單種產(chǎn)量較高，與玉米、高粱等高桿作物間作，野生大豆可以纏繞在高桿作物上，有利于冠層展開，改善植株群體的通風(fēng)透光條件，不僅能節(jié)約利用耕地，也能進(jìn)一步提高飼草產(chǎn)量。2005年，山東省牧草種植面積已達(dá)12×104 hm2，牧草產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。野生大豆作為一種優(yōu)質(zhì)豆科類牧草，推廣應(yīng)用價(jià)值極高。

3.2野生大豆具有重要的藥用價(jià)值

野生大豆的藥用價(jià)值在我國(guó)古代的醫(yī)學(xué)經(jīng)典中均有記載。中醫(yī)認(rèn)為，野生大豆具有健脾利水，消腫下氣；滋腎陰，潤(rùn)肺燥，治風(fēng)熱而活血解毒；止盜汗，烏發(fā)黑發(fā)以及延年益壽的功能。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人們從野生大豆中提取了多種藥物活性物質(zhì)，包括大豆異黃酮、亞麻酸等[16]。大豆異黃酮是大豆生長(zhǎng)過程中合成的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，與雌激素具有相似結(jié)構(gòu)，又稱為植物雌激素，具有雌激素與抗雌激素雙重作用，對(duì)緩解更年期綜合癥、預(yù)防癌癥、預(yù)防骨質(zhì)疏松、預(yù)防心血管疾病、抗炎、抗衰老、防止酒精中毒等具有一定作用。由于大豆異黃酮具有苦澀味，而在大豆品種改良的過程中，人們會(huì)很自然地淘汰那些口味差的品種，從而間接選擇了大豆異黃酮含量低的品種，導(dǎo)致了栽培大豆的大豆異黃酮含量遠(yuǎn)低于野生大豆。利用野生大豆作為原料開發(fā)醫(yī)藥制品和保健食品，是野生大豆的一個(gè)重要應(yīng)用方向。亞麻酸是另一類在野生大豆中含量很高的藥物活性物質(zhì)，是一類對(duì)人體有益的不飽和脂肪酸，能降低血液中膽固醇密度，可以預(yù)防及化解血栓的形成，用于預(yù)防高血脂、高血壓、脂肪肝、心肌梗塞等疾病，具有非常高的保健價(jià)值。

3.3野生大豆在大豆育種中的應(yīng)用

人類經(jīng)過多年的育種實(shí)踐以提高作物單產(chǎn)，并將所培育的高產(chǎn)作物進(jìn)行了大面積推廣。由于培育品種在產(chǎn)量及其他人類所需的特殊品質(zhì)方面的優(yōu)勢(shì)，這些遺傳組成單一的高產(chǎn)品種淘汰了歷史上眾多的地方品種。大面積推廣品種的遺傳基礎(chǔ)狹窄是導(dǎo)致毀滅性病害流行的根源，因此拓寬農(nóng)作物品種的遺傳基礎(chǔ)異常重要。20世紀(jì)50年代中期，美國(guó)大面積發(fā)生大豆孢囊線蟲病，使得大豆生產(chǎn)瀕于毀滅，來自中國(guó)的大豆資源“北京小黑豆”成為“救星”。它們從“北京小黑豆”中發(fā)現(xiàn)了抗孢囊線蟲病的基因，將其轉(zhuǎn)育到當(dāng)?shù)卦耘啻蠖怪?，育成了新的高產(chǎn)抗病品種，使大豆生產(chǎn)迅速?gòu)?fù)蘇，穩(wěn)定發(fā)展，并帶動(dòng)美國(guó)成為世界最大的大豆生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。作為大豆的原產(chǎn)國(guó)，我國(guó)擁有世界上最為豐富的野生大豆資源，這種資源優(yōu)勢(shì)為我國(guó)大豆育種事業(yè)的發(fā)展提供了有力的保障。我國(guó)的育種專家先后利用野生大豆種質(zhì)育成了吉育59、吉育66、中野 1號(hào)、中野 2號(hào)、科雜1號(hào)等優(yōu)良的大豆新品種[17～20]。隨著分子生物技術(shù)的飛速發(fā)展，野生大豆種質(zhì)資源在大豆育種中的應(yīng)用渠道不斷拓寬。Concibido等（2003）[21]將野生大豆高產(chǎn)性狀控制基因轉(zhuǎn)入遺傳背景不同的6個(gè)栽培大豆品系中，發(fā)現(xiàn)該基因在 2 個(gè)栽培大豆遺傳背景中有增產(chǎn)效果，不同地點(diǎn)可穩(wěn)定增產(chǎn)9%。

早在20世紀(jì)70年代，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院就曾利用野生大豆進(jìn)行過育種中間材料的培育工作。東營(yíng)市農(nóng)科所于2007年開展野生大豆和大豆雜交選育試驗(yàn)研究，現(xiàn)已培育出野生大豆雜交四代，無論是產(chǎn)量還是蛋白質(zhì)含量都有顯著的提高，飼草產(chǎn)量比野生大豆提高了30%以上，且表現(xiàn)出葉片大、直立性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、結(jié)莢多等雜交優(yōu)勢(shì)。

另外，由于野生大豆具有耐鹽特性，在鹽堿地上也可以正常生長(zhǎng)，可以在山東濱海地區(qū)鹽堿地進(jìn)行推廣種植，在作為牧草及醫(yī)藥植物創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還能起到改良鹽堿地、改善生態(tài)環(huán)境的作用，產(chǎn)生巨大的生態(tài)效益。

4山東省野生大豆種質(zhì)資源保護(hù)利用中

存在問題及分析4.1野生大豆種質(zhì)資源生存環(huán)境受到嚴(yán)重威脅

雖然山東省野生大豆資源較為豐富，但是隨著人口增加和人民對(duì)物質(zhì)生活需求的提高，野生大豆資源所承受的壓力將不斷增加。在東營(yíng)建立的自然保護(hù)區(qū)有效遏制了野生大豆資源面積的萎縮，但是在其他因素影響下，野生大豆資源減少并未停止。

首先，環(huán)境污染的不斷加劇對(duì)野生大豆種質(zhì)資源造成了嚴(yán)重威脅。近代工業(yè)推動(dòng)了人類文明發(fā)展，但大量石油、煤炭、天然氣等能源的生產(chǎn)及利用造成溫室氣體效應(yīng)及空氣污染，將直接影響野生大豆資源生存。由于山東石油化工企業(yè)相對(duì)較多，給野生大豆資源生存條件造成不利影響。

其次，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展也對(duì)野生大豆資源的生存環(huán)境造成了威脅。野生大豆喜濕，多生長(zhǎng)在濕地、河邊、渠旁、蘆葦塘邊緣、排水溝邊等潮濕處。對(duì)濕地、灘涂進(jìn)行的圍墾造田、過度放牧以及使用大量除草劑使得野生大豆遭到毀滅性破壞。

4.2野生大豆資源研發(fā)水平偏低

目前山東省野生資源保護(hù)、利用與研究體系尚不健全，相互之間關(guān)聯(lián)度小。雖然野生種質(zhì)資源收集保存工作取得了一定成效，但缺少深入系統(tǒng)的研究，其優(yōu)異基因資源利用水平低。野生大豆鑒定評(píng)價(jià)工作目前基本停留在表型以及生理生化指標(biāo)的研究上，分子生物學(xué)水平的基因鑒定剛剛開始，種質(zhì)改良創(chuàng)新環(huán)節(jié)薄弱，不能滿足育種和生產(chǎn)快速發(fā)展的需求。

5山東省野生大豆保護(hù)及可持續(xù)利用對(duì)策

5.1加強(qiáng)宣傳教育，增強(qiáng)群眾的保護(hù)意識(shí)

農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與文化相對(duì)落后，農(nóng)村人口知識(shí)水平相對(duì)偏低，不僅影響到了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也不利于生物多樣性保護(hù)。當(dāng)?shù)鼐用袷侵参镔Y源開發(fā)與利用的主體，因此野生資源保護(hù)工作應(yīng)建立在廣泛的群眾基礎(chǔ)上。各級(jí)農(nóng)業(yè)主管部門應(yīng)多方式、多角度開展宣傳教育，普及相關(guān)知識(shí)，增強(qiáng)民眾的保護(hù)意識(shí)，形成自覺保護(hù)野生大豆的社會(huì)氛圍。

5.2擴(kuò)大野生資源保護(hù)區(qū)

目前，在黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)設(shè)置了66.7 hm2野生大豆核心保護(hù)區(qū)，使其原生境保護(hù)得到改善。野生大豆資源屬于國(guó)家二級(jí)野生瀕危物種，應(yīng)在原保護(hù)區(qū)基礎(chǔ)上采取補(bǔ)種方式擴(kuò)大面積，豐富野生大豆資源群落。

5.3遷徙地保護(hù)

在原生境保護(hù)基礎(chǔ)上，為確保野生大豆保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)降到最低，應(yīng)實(shí)施遷徙地保護(hù)，把收集的野生大豆種質(zhì)異地備份保存，同時(shí)設(shè)立專門的野生大豆資源圃進(jìn)行異地繁殖保存。為確保安全，收集的野生大豆資源經(jīng)過篩選編目入山東省農(nóng)作物種質(zhì)資源中心種子庫保存。

5.4加強(qiáng)國(guó)內(nèi)國(guó)際合作

通過與國(guó)際及國(guó)內(nèi)野生植物資源保護(hù)研究機(jī)構(gòu)合作，可以學(xué)習(xí)借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管理模式與措施，同時(shí)引進(jìn)不同地區(qū)的野生大豆資源，為山東省野生大豆資源多樣性提供支撐。

5.5加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究

植物資源的開發(fā)利用是發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，對(duì)野生植物資源開發(fā)、利用、保護(hù)離不開野生植物資源基礎(chǔ)研究。野生大豆的潛在價(jià)值還沒有被完全開發(fā)出來，建議設(shè)立專業(yè)野生大豆研究機(jī)構(gòu)，探索和解決野生大豆保護(hù)利用過程中的技術(shù)難點(diǎn)，為科學(xué)合理地開發(fā)、利用、保護(hù)野生大豆資源做好技術(shù)儲(chǔ)備。

5.6加大野生大豆保護(hù)資金投入

由于野生大豆資源保護(hù)工作的特殊性，國(guó)家財(cái)政應(yīng)給予專項(xiàng)資金支持，才能維持其延續(xù)性和持續(xù)性。把野生大豆資源保護(hù)經(jīng)費(fèi)納入各級(jí)財(cái)政預(yù)算，安排專項(xiàng)資金，加大對(duì)野生大豆普查、收集、保存、研究、創(chuàng)新工作的經(jīng)費(fèi)投入。并且轉(zhuǎn)變思路，制定相關(guān)政策，吸引民間資本加入野生大豆資源保護(hù)。

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