地方農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)的建議與思考

段永紅，余亞瑩，唐 瀟，鄧 晶

（1湖南省水稻研究所，長(zhǎng)沙 410125；2長(zhǎng)江中下游秈稻遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410125；3湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，長(zhǎng)沙 410125）

0 引言

隨著現(xiàn)代種業(yè)的蓬勃發(fā)展，農(nóng)作物種質(zhì)資源作為農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新、新型現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，日益受到國(guó)家的重視。2015年，農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合印發(fā)了《全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2015—2030)》，啟動(dòng)第三次全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動(dòng)；2019年，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)與利用的意見(jiàn)》，新國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)開(kāi)工建設(shè)；2020年，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出“要加強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)和利用，加強(qiáng)種子庫(kù)建設(shè)”；2021年7月習(xí)近平總書(shū)記主持召開(kāi)中央全面深化改革委員會(huì)第二十次會(huì)議，會(huì)議審議通過(guò)了《種業(yè)振興行動(dòng)方案》，強(qiáng)調(diào)要打牢種質(zhì)資源基礎(chǔ)，做好資源普查收集、鑒定評(píng)價(jià)工作，切實(shí)保護(hù)好、利用好。由此各地興起建設(shè)種質(zhì)資源庫(kù)的熱潮，本研究擬對(duì)照國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)建設(shè)要求，以湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)為例，從種質(zhì)庫(kù)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等方面，為地方種質(zhì)庫(kù)建設(shè)提供一些建議和意見(jiàn)。

1 國(guó)內(nèi)外種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)概況

低溫干燥環(huán)境能有效延長(zhǎng)正常性種子的壽命特性，利用制冷除濕技術(shù)，通過(guò)建設(shè)現(xiàn)代化低溫低濕種質(zhì)庫(kù)保存種質(zhì)資源已成為世界資源保護(hù)的重要手段。1958年建成了世界上第一座現(xiàn)代化種質(zhì)庫(kù)（美國(guó)國(guó)家種子貯藏研究室，位于科羅拉多州科林斯堡市），目前全球已建成種子（質(zhì)）庫(kù)約1750座，收集保存種質(zhì)資源740多萬(wàn)份[1-2]，涉及1萬(wàn)余個(gè)物種，包括栽培種和野生近緣種[2]。

中國(guó)種質(zhì)資源現(xiàn)代保存起步較晚，但發(fā)展較快。20世紀(jì)80年代建成國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)，2018年底，構(gòu)建了包括作物種質(zhì)長(zhǎng)期庫(kù)、作物種質(zhì)長(zhǎng)期復(fù)份庫(kù)、10個(gè)作物種質(zhì)中期庫(kù)以及多個(gè)作物種質(zhì)圃相配套的國(guó)家種質(zhì)資源保護(hù)體系（表1）[2-3]，收集保存了671種作物50萬(wàn)余份種質(zhì)資源[2]。其中國(guó)家長(zhǎng)期庫(kù)保存43萬(wàn)余份，是目前世界上第二大的農(nóng)作物種質(zhì)庫(kù)[1-2]。并于2019年2月26日開(kāi)工建設(shè)新國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)，包括低溫種質(zhì)長(zhǎng)期庫(kù)、試管苗庫(kù)、超低溫庫(kù)和DNA庫(kù)等設(shè)施，設(shè)計(jì)保存容量150萬(wàn)份[2]。

表1 國(guó)家級(jí)作物種質(zhì)資源庫(kù)

同時(shí)期，多地建成?。ㄊ校┘?jí)種質(zhì)庫(kù)，其中廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院種質(zhì)庫(kù)于1981年11月建成，是中國(guó)首座投入使用的種質(zhì)庫(kù)。隨著現(xiàn)代種業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及制冷除濕、自動(dòng)化控制等保存設(shè)施技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)種質(zhì)庫(kù)建設(shè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，不斷出現(xiàn)老庫(kù)升級(jí)改造、新庫(kù)立項(xiàng)建設(shè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2018年國(guó)內(nèi)已建成且運(yùn)行的省級(jí)（含直轄市）現(xiàn)代化農(nóng)作物種質(zhì)庫(kù)17座（表2），另有新疆[16]、寧夏[17]、內(nèi)蒙古[18]等地建有自然條件的種質(zhì)資源庫(kù)。近幾年，浙江[19]、江西[20]、四川[21]等地正在建設(shè)省級(jí)農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)。

表2 主要省級(jí)作物種質(zhì)資源庫(kù)

續(xù)表2

2 地方種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)的建議

中國(guó)地域遼闊，種質(zhì)資源十分豐富。在國(guó)家現(xiàn)有種質(zhì)資源保護(hù)體系的基地上，不少省份建有或計(jì)劃建設(shè)本地區(qū)的種質(zhì)資源庫(kù)，以保護(hù)和利用好區(qū)域內(nèi)的種質(zhì)資源。由于種質(zhì)資源庫(kù)是一項(xiàng)建設(shè)投入大、維護(hù)成本高的工程，盲目建設(shè)、求大求全不利于種質(zhì)資源保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。地方種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行管理等方面要因地制宜、突出特色。

2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)明確定位，體現(xiàn)前瞻性

國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)作為全國(guó)作物種質(zhì)資源長(zhǎng)期保存與研究中心，最主要的功能是戰(zhàn)略儲(chǔ)備，保障中國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源得到長(zhǎng)期安全保護(hù)[2]，為后世保留一筆寶貴的資源財(cái)富。地方種質(zhì)資源庫(kù)作為國(guó)家種質(zhì)庫(kù)的有力補(bǔ)充和分發(fā)利用平臺(tái)，建議定位于本區(qū)域優(yōu)勢(shì)作物、特有種質(zhì)資源的中短期保藏中心，送存國(guó)家?guī)烨斑M(jìn)行繁殖復(fù)壯、性狀登記的保護(hù)鑒定中心，形成國(guó)家與地方分工協(xié)作、相互支撐的良性局面。因此，地方規(guī)劃建設(shè)種質(zhì)資源庫(kù)時(shí)，建議重點(diǎn)關(guān)注以下2個(gè)方面。

首先要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，體現(xiàn)前瞻性。建議摸清本地區(qū)的資源家底，明確地方資源特色、育種優(yōu)勢(shì)，依據(jù)本區(qū)域現(xiàn)代種業(yè)未來(lái)一個(gè)時(shí)期的發(fā)展方向，擬定種質(zhì)資源庫(kù)設(shè)計(jì)方案。比如，辣椒是湖南優(yōu)勢(shì)育種作物，湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)保存的辣椒資源居全國(guó)首位[29]。山西省種質(zhì)庫(kù)保存的區(qū)域生態(tài)優(yōu)勢(shì)小雜糧作物種質(zhì)資源，屬全國(guó)地方中期庫(kù)之首[27]。

其次，設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)注意布局、選型等方面的合理性。布局要注意節(jié)能與合理并重。一是節(jié)能。因?yàn)榉N質(zhì)庫(kù)為低溫低濕環(huán)境，需要消耗大量的電能。因此，在庫(kù)房設(shè)計(jì)時(shí)選擇有利于減少能耗的方位非常重要。這也是大多數(shù)種質(zhì)庫(kù)建在地下層，避免直接朝西的原因。湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)選擇一層朝向?yàn)楸钡姆课?，低溫控制區(qū)的7個(gè)房間采取了“回”字形的布局（圖1），即用低溫庫(kù)包圍低溫庫(kù)，溫度更低的庫(kù)房（核心區(qū)）四周為低溫環(huán)境，未直接面對(duì)常溫環(huán)境，有效降低了能耗。二是方便工作。包括庫(kù)內(nèi)工作和入庫(kù)前處理工作。庫(kù)內(nèi)布局建議最大限度減少庫(kù)門(mén)開(kāi)啟頻次、人員滯留時(shí)間，各庫(kù)房相對(duì)獨(dú)立；入庫(kù)前處理間的布局建議依據(jù)各自的工作特點(diǎn)設(shè)計(jì)，原則上以入庫(kù)資源樣品的接收、清選、發(fā)芽、干燥等工作流程依次布局為好，減少樣品往返交叉造成混雜。干燥間要靠近庫(kù)房，保證干燥包裝后的資源能快速入庫(kù)。

圖1 湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)平面圖

選型要注意根據(jù)種質(zhì)庫(kù)建設(shè)的特色，主要包括設(shè)計(jì)單位、建設(shè)規(guī)模、機(jī)組設(shè)備等硬件、軟件及其技術(shù)的選擇。

（1）設(shè)計(jì)單位的選擇。由于種質(zhì)庫(kù)是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、跨多個(gè)領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)工程，因此需要選擇綜合能力強(qiáng)的設(shè)計(jì)單位，囊括土建、保溫、制冷、自動(dòng)控制等各方面設(shè)計(jì)要素，必要時(shí)可邀請(qǐng)各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)。

（2）建設(shè)規(guī)模的選擇。重點(diǎn)是建設(shè)地址、面積、溫濕度控制值的擬定。①建設(shè)地址以安全為第一要素。選擇較隱秘的方位，便于安全保衛(wèi)。選擇高地勢(shì)，防洪水、防內(nèi)澇。同時(shí)，要求電力供應(yīng)條件好且穩(wěn)定。②建設(shè)面積主要依據(jù)本地區(qū)資源家底、育種發(fā)展方向及各庫(kù)功能估算低溫庫(kù)面積，如中、長(zhǎng)期庫(kù)以戰(zhàn)略儲(chǔ)備為主，短期庫(kù)的功能為分發(fā)利用，一份資源可復(fù)份保存于兩個(gè)庫(kù)。并考慮機(jī)房、配電室、控制室、值班室以及接收、清選、發(fā)芽、干燥、數(shù)據(jù)處理等入庫(kù)前處理室，有條件的可配備實(shí)驗(yàn)室。③溫濕度控制值。種質(zhì)資源庫(kù)按設(shè)計(jì)保存年限分為長(zhǎng)期庫(kù)、中期庫(kù)和短期庫(kù)[2]，依據(jù)Harrington提出的延長(zhǎng)種子壽命的兩通則：在含水量4%～14%、溫度0～50℃的范圍內(nèi)，種子含水量每降低1%，壽命可延長(zhǎng)1倍；種子溫度每降低5%，種子壽命延長(zhǎng)1倍。長(zhǎng)期庫(kù)多設(shè)計(jì)為-18～-10℃，中期庫(kù)為-4～4℃（避開(kāi)0℃，因結(jié)冰臨界點(diǎn)時(shí)不利于保持種子壽命），短期庫(kù)為8～15℃，相對(duì)濕度＜60%[2]。地方種質(zhì)庫(kù)可根據(jù)自身發(fā)展需要規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（3）機(jī)組設(shè)備的選擇。主要包括制冷設(shè)備、除濕設(shè)備和控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)制冷技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可選擇能滿足庫(kù)溫需求的大品牌。除濕設(shè)備的選擇在保證除濕效果的基礎(chǔ)上，還應(yīng)關(guān)注其安全性和節(jié)能性，避免因除濕造成庫(kù)溫頻繁波動(dòng)。可選擇專業(yè)冷庫(kù)制冷除濕一體機(jī)設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)要求自動(dòng)化、智能化程度高，可遠(yuǎn)程報(bào)警，有效降低人員成本。對(duì)于采用一用一備機(jī)組設(shè)計(jì)的，建議兩臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)自動(dòng)定期輪換使用，避免備用機(jī)組因長(zhǎng)期不運(yùn)轉(zhuǎn)而無(wú)法啟動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 施工建設(shè)質(zhì)量第一，全流程管理

種質(zhì)資源庫(kù)儲(chǔ)藏的種子，是具有活力的戰(zhàn)略物質(zhì)，儲(chǔ)藏環(huán)境要求低溫低濕，因此在按通用土建工程要求的基礎(chǔ)上，防火防震指標(biāo)均需提高一個(gè)等級(jí)，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)、安全關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行全流程管理。

2.2.1 保溫防潮

（1）保溫層外留有檢查空間?，F(xiàn)在的保溫層多用保溫板直接拼接而成，雖然有熟練專業(yè)人員安裝，但仍可能因拼裝不均衡出現(xiàn)微小漏點(diǎn)，留出檢查通道才能及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的漏點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)修。

（2）地面保溫防凍處理。地面保溫防凍層較容易被忽視，曾出現(xiàn)因地面未進(jìn)行保溫處理而發(fā)生凍裂的事故[42]。這對(duì)于設(shè)置0℃以下的庫(kù)房尤其重要，并且地面的保溫防凍層要選擇具有較好抗壓能力的材料。

2.2.2 設(shè)備安裝

（1）安裝要點(diǎn)。盡量不破壞保溫層，便于維修，便于操作。

（2）機(jī)組安裝。室外機(jī)組以安裝在庫(kù)房一側(cè)為好，連接管道較短，方便操作和檢修。要求管道放置規(guī)范，接口焊接嚴(yán)實(shí)。室內(nèi)機(jī)安裝高度需高于種子架高度，預(yù)留檢修空間，并保證排水管密封性和通暢性。

（3）種子架安裝。為提高庫(kù)房利用率，種子架多采用配備軌道的移動(dòng)型，軌道鋪設(shè)需與地面建設(shè)同步進(jìn)行，其安裝質(zhì)量關(guān)系到種子架使用的平衡性、安全性，并注意與墻面線管、溫濕度計(jì)保持距離。

2.3 運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

種質(zhì)資源庫(kù)不僅是一個(gè)建設(shè)工程，更是一項(xiàng)具有長(zhǎng)期性、公益性、服務(wù)性的事業(yè)。因此，各地在啟動(dòng)種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)的同時(shí)，要部署好建庫(kù)后的運(yùn)轉(zhuǎn)與管理工作，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

種質(zhì)資源庫(kù)作為科研重地，需要構(gòu)建完善的管理制度予以保障。主要包括資源、人員、場(chǎng)地等管理制度，如種質(zhì)資源庫(kù)管理辦法、種質(zhì)資源庫(kù)保密制度、種質(zhì)資源收集與共享審批制度等。

對(duì)種質(zhì)資源實(shí)物、信息的收集、整理、入庫(kù)、繁殖、評(píng)價(jià)、交流等工作流程，依據(jù)不同作物特點(diǎn)，結(jié)合各庫(kù)實(shí)際，構(gòu)建規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，充分應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)家?guī)煜嚆暯拥闹悄芑?、信息化管理模式?/p>

3 地方種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)的思考

3.1 實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源的應(yīng)保盡保，政府應(yīng)當(dāng)給予長(zhǎng)期穩(wěn)定資金投入和政策支持

基于農(nóng)作物種質(zhì)資源基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性定位，依據(jù)“保護(hù)優(yōu)先、高效利用、政府主導(dǎo)、多元參與”原則[43]，地方政府應(yīng)當(dāng)在高質(zhì)量抓好地方農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)布局建設(shè)、穩(wěn)定一批扎根地方農(nóng)作物種質(zhì)資源專業(yè)人才、確保已建地方農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)平穩(wěn)運(yùn)行等方面給予人力、物力、財(cái)力以及相關(guān)政策的長(zhǎng)期支持，建好一座種質(zhì)庫(kù)、穩(wěn)定一批專業(yè)人才、保護(hù)一方特色資源，實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源的應(yīng)收盡收、應(yīng)保盡保。

3.2 系統(tǒng)布局全國(guó)種質(zhì)資源保護(hù)體系，構(gòu)建全國(guó)種質(zhì)資源庫(kù)協(xié)作網(wǎng)

隨著各地建設(shè)種質(zhì)資源庫(kù)的熱潮方興未艾，為避免盲目跟風(fēng)建設(shè)、各自為陣的現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)從國(guó)家層面對(duì)國(guó)家?guī)?、地方?kù)進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)布局，以現(xiàn)有國(guó)家種質(zhì)資源保存體系為基礎(chǔ)，吸收有區(qū)域特色的地方種質(zhì)資源庫(kù)，綜合性與專業(yè)性保存相結(jié)合方式，實(shí)行分類分級(jí)管理，逐步完善、豐富全國(guó)種質(zhì)資源保護(hù)體系，提升中國(guó)種質(zhì)資源整體保護(hù)能力。同時(shí)，加強(qiáng)各種質(zhì)資源庫(kù)之間的協(xié)作共享，統(tǒng)一收集、保存、評(píng)價(jià)等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建互惠共贏、協(xié)同聯(lián)動(dòng)的全國(guó)種質(zhì)資源庫(kù)協(xié)作網(wǎng)，按作物生長(zhǎng)特性分區(qū)域進(jìn)行繁殖更新和精準(zhǔn)鑒定，加快實(shí)現(xiàn)中國(guó)種質(zhì)資源的高效利用，為打好種業(yè)翻身仗提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。