一種水稻中長(zhǎng)期種質(zhì)資源保存裝置的組建及管理

吳亞輝 陶星星 蘇彬峰 羅小忠 郭櫻花 葉菊華 黃愉光 巫志堅(jiān) 劉國(guó)雙 黃靜蘭

（廣東省梅州市農(nóng)林科學(xué)院，梅州 514071）

種質(zhì)是所有攜帶遺傳物質(zhì)的載體，種質(zhì)資源也稱基因資源。對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，不僅包括種子，還包括植株、根、莖、葉、胚芽和細(xì)胞等，甚至是DNA 片段。植物種質(zhì)資源庫(kù)是指以植物種質(zhì)資源為保護(hù)對(duì)象的保存設(shè)施。目前在世界范圍內(nèi)有1750 多個(gè)基因庫(kù)，其中保存種質(zhì)超過(guò)1 萬(wàn)份的基因庫(kù)大約有130個(gè)[1]。我國(guó)最大的基因庫(kù)是依托中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所的中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)[2]，包括種子庫(kù)（10048 種800105 份）、植物離體庫(kù)（2003 種23500 份）、DNA 庫(kù)（6154 種55175 份）、植物種質(zhì)圃（437 種45980 份）、微生物庫(kù)（依托云南大學(xué)共建，2240 種22400 份）和動(dòng)物種質(zhì)資源庫(kù)（依托中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所共建，1988 種53874 份），項(xiàng)目總投資1.48 億，于2009 年11 月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收；其次是1986 年10 月建成的依托中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所的國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)，長(zhǎng)期保存350 多種作物（2386 個(gè)物種）47 萬(wàn)余份種質(zhì)資源[3]。除了國(guó)家級(jí)的種質(zhì)庫(kù)，各省級(jí)農(nóng)業(yè)科學(xué)院及高校也都建有大量的種質(zhì)資源庫(kù)，如廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建有國(guó)家種質(zhì)資源圃5 個(gè)，農(nóng)業(yè)部種質(zhì)資源圃3 個(gè)，收集保存國(guó)內(nèi)外種質(zhì)資源近5 萬(wàn)份[4]，其下屬的水稻研究所擁有廣東水稻種質(zhì)中期庫(kù)和國(guó)家種質(zhì)廣州野生稻圃等種質(zhì)資源保存設(shè)施，現(xiàn)已收集保存稻種資源近24000 份，其中中期庫(kù)保存省內(nèi)外地方品種、育成品種、國(guó)外品種18700 多份，野生稻圃保存國(guó)內(nèi)外野生稻20 個(gè)種5100 多份樣本，居國(guó)內(nèi)各省市前列。

植物種質(zhì)資源庫(kù)的建設(shè)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科且專業(yè)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程[5]，投資費(fèi)用大，后期維護(hù)成本高，除專門從事種質(zhì)資源收集、研究工作的機(jī)構(gòu)外，一般的中小型科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)無(wú)法負(fù)擔(dān)其建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)成本，也無(wú)必要建一座專業(yè)意義上的種質(zhì)資源庫(kù)。目前，國(guó)內(nèi)科研實(shí)力及財(cái)力較雄厚的科研機(jī)構(gòu)一般都建有種子低溫低濕庫(kù)來(lái)保存種子，而市一級(jí)的科研院所及小型企業(yè)由于財(cái)力所限，一般只能用種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜或者冰箱來(lái)保存種子。國(guó)內(nèi)有托普云農(nóng)、綠博儀器、中農(nóng)科信等公司有定制的種子低溫低濕樣品庫(kù)，但以最低10m2建設(shè)面積來(lái)算，建設(shè)成本也在20 萬(wàn)元以上；生產(chǎn)種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜的廠家則非常多，容積從150～2000L、價(jià)格在5000～30000 元不等。低溫種質(zhì)資源庫(kù)又分為長(zhǎng)期庫(kù)和中期庫(kù)，國(guó)際植物遺傳資源研究所（IPGRI，international plant genetic resources institute）的專家推薦的長(zhǎng)期庫(kù)貯藏溫度為-18±2℃、相對(duì)濕度（RH）＜65%，種子貯藏含水量一般作物為5%～7%、大豆為8%，貯藏壽命可達(dá)20 年以上；中期庫(kù)貯藏溫度為4±2℃，相對(duì)濕度＜65%，貯藏壽命5～10 年[6]。一般的低溫低濕儲(chǔ)藏柜溫度范圍為0～10℃，不適合種子長(zhǎng)期保存。此外，據(jù)了解除了專業(yè)的種質(zhì)資源庫(kù)外，大多數(shù)建有種子低溫低濕庫(kù)或者購(gòu)置了種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜的科研機(jī)構(gòu)，對(duì)幾克或幾十克的種質(zhì)資源、常用育種親本材料、育種中間材料到幾十甚至上百千克的雜交繁種制種父母本、雜交種等各種育種材料的管理比較混亂，種子通過(guò)各種大小規(guī)格的網(wǎng)袋、牛皮紙袋、信封袋、硫酸紙袋、鋁箔自封袋、編織袋等包裝后堆積，缺乏科學(xué)合理的管理方法，編碼入庫(kù)、檢索、查找、更新種子備份都極為不便。本研究以一種商用立式雙溫冷凍六開門的冷柜、自行設(shè)計(jì)的推拉式柵格儲(chǔ)物抽屜、鋁箔自封袋及相應(yīng)的管理方法組建成一種方便檢索、查找、更新種子備份的低成本水稻種子中長(zhǎng)期種質(zhì)資源保存裝置。

1 冷藏設(shè)備的選擇

目前，市場(chǎng)上有一種型號(hào)為CZ-1600FC 的種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜，容積為1600L，溫度范圍0～10℃，報(bào)價(jià)在14100～29700 元之間。該種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜在溫度4±2℃、相對(duì)濕度＜65%條件下，種子的貯藏壽命為5～10 年，能滿足種質(zhì)資源數(shù)量較少、能在5～10 年內(nèi)將種子全部更新一遍的育種單位，但對(duì)種質(zhì)資源數(shù)量多、有長(zhǎng)期保存種子需求的育種單位來(lái)說(shuō)，該種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜無(wú)法滿足需求。鑒于此，特尋找到一種與CZ-1600FC 型號(hào)種子低溫低濕儲(chǔ)藏柜外觀相近的商用立式雙溫六門冷柜穗凌（SUILING）Q1.6L6-C，該冷柜優(yōu)點(diǎn)是具有0～10℃和-15～0℃兩種溫度的兩個(gè)獨(dú)立溫室，上方的溫室（-15～0℃）可作長(zhǎng)期庫(kù)，下方的溫室（0～10℃）可做中期庫(kù)，不足之處在無(wú)法控制濕度。

2 包裝方式

紙袋等可滲透包裝會(huì)減少儲(chǔ)存在冷庫(kù)中的種子的活力，真空包裝和冷藏結(jié)合更有利于保持高質(zhì)量種子[7]。由于選擇的冷藏設(shè)備不具備濕度控制調(diào)節(jié)功能，特選擇鋁箔自封袋來(lái)保存種子，鋁箔自封袋能有效地隔絕種子與外界空氣中的氧氣、水分接觸，隨著保存時(shí)間的延長(zhǎng)，缺少水分、低溫、低氧氣含量、高二氧化碳濃度等條件會(huì)讓水稻種子進(jìn)入休眠狀態(tài)。每個(gè)規(guī)格為8cm×12cm 的鋁箔自封袋可保存水稻種子約30g。

3 柵格抽屜的設(shè)計(jì)

為了方便查找某個(gè)編號(hào)的種子，特設(shè)計(jì)了一種不銹鋼柵格抽屜。根據(jù)穗凌Q1.6L6-C 冷柜的尺寸，抽屜長(zhǎng)寬高分別為56cm×50cm×12cm，抽屜內(nèi)又分為6 個(gè)柵格，柵格規(guī)格為56cm×8cm×12cm（圖1），每個(gè)柵格可通過(guò)把手獨(dú)立抽出或推回，在把手上方，貼上標(biāo)簽紙，標(biāo)簽紙上標(biāo)明該柵格所保存的種質(zhì)資源的編號(hào)（如KC1～KC30）。標(biāo)簽上可貼一層透明膠，以防止吸水后編號(hào)字跡模糊。柵格抽屜如圖2 所示。

圖1 柵格示意圖

圖2 柵格抽屜示意圖

4 管理方法

將所收集的水稻種質(zhì)資源錄入Excel 或Access數(shù)據(jù)表中，并進(jìn)行分類和編號(hào)。為方便開展水稻種質(zhì)資源創(chuàng)新和育種工作，特將水稻種質(zhì)資源分為三系不育系（KA）、保持系（KB）、兩系不育系（KS）、恢復(fù)系（KR）、常規(guī)稻（KC）、野生稻（KW）及未知來(lái)源或無(wú)品種名的類型（KX），各類型種質(zhì)資源均從1 開始編號(hào)。根據(jù)各類種質(zhì)資源的數(shù)量，適當(dāng)分配抽屜及柵格，種子入庫(kù)時(shí)，鋁箔自封袋上用記號(hào)筆寫上編號(hào)（如KC1）后按順序放入相應(yīng)柵格，柵格小抽屜上粘貼注明所保存的種質(zhì)資源序號(hào)的標(biāo)簽紙（如KC1～KC25），同時(shí)在數(shù)據(jù)表中更新其入庫(kù)時(shí)間、庫(kù)存份數(shù)、種子重量等信息。特殊類型的種質(zhì)資源如感光品種，可在鋁箔自封袋上及種質(zhì)資源數(shù)據(jù)表上備注，以免早造播種后無(wú)法抽穗，浪費(fèi)人力物力。需要查找某個(gè)種子時(shí)，從種質(zhì)資源數(shù)據(jù)表檢索其編號(hào)，根據(jù)柵格抽屜標(biāo)簽上的編號(hào)，可知其所在抽屜及大致的柵格位置，即可快速查找到所需的種子。對(duì)于保存在-15～0℃的種子，快速查找到所需的種子而盡量不影響其他種子，更有利于種子的長(zhǎng)期保存。種質(zhì)資源保存裝置如圖3 所示。

圖3 種質(zhì)資源保存裝置示意圖

5 結(jié)論

本研究以一種商用立式雙溫冷凍六開門的冷柜及配套的推拉式柵格儲(chǔ)物抽屜、鋁箔自封袋組建成一種低成本、簡(jiǎn)易的水稻種子中長(zhǎng)期種質(zhì)資源保存裝置。該種質(zhì)資源保存裝置具有獨(dú)立的中期庫(kù)和長(zhǎng)期庫(kù)，容積各800L，可存放水稻種質(zhì)資源3000～6000 份。其組建成本可控制在2 萬(wàn)元左右，運(yùn)行功率約為730W，運(yùn)行維護(hù)成本低。通過(guò)相應(yīng)的管理方法，該種質(zhì)資源保存裝置方便檢索、查找、更新種子備份，基本能滿足水稻及其他小粒型作物科研育種單位的需求。