地方農作物種質資源庫建設的建議與思考

段永紅，余亞瑩，唐 瀟，鄧 晶

（1湖南省水稻研究所，長沙 410125；2長江中下游秈稻遺傳育種重點實驗室，長沙 410125；3湖南省農業(yè)科學院，長沙 410125）

0 引言

隨著現(xiàn)代種業(yè)的蓬勃發(fā)展，農作物種質資源作為農業(yè)科技原始創(chuàng)新、新型現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展、農業(yè)基礎研究的物質基礎，日益受到國家的重視。2015年，農業(yè)部、國家發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合印發(fā)了《全國農作物種質資源保護與利用中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2030)》，啟動第三次全國農作物種質資源普查與收集行動；2019年，國務院辦公廳發(fā)布《關于加強農業(yè)種質資源保護與利用的意見》，新國家作物種質庫開工建設；2020年，中央經濟工作會議提出“要加強種質資源保護和利用，加強種子庫建設”；2021年7月習近平總書記主持召開中央全面深化改革委員會第二十次會議，會議審議通過了《種業(yè)振興行動方案》，強調要打牢種質資源基礎，做好資源普查收集、鑒定評價工作，切實保護好、利用好。由此各地興起建設種質資源庫的熱潮，本研究擬對照國家作物種質庫建設要求，以湖南省農作物種質資源庫為例，從種質庫的規(guī)劃、設計、建設、管理等方面，為地方種質庫建設提供一些建議和意見。

1 國內外種質資源庫建設概況

低溫干燥環(huán)境能有效延長正常性種子的壽命特性，利用制冷除濕技術，通過建設現(xiàn)代化低溫低濕種質庫保存種質資源已成為世界資源保護的重要手段。1958年建成了世界上第一座現(xiàn)代化種質庫（美國國家種子貯藏研究室，位于科羅拉多州科林斯堡市），目前全球已建成種子（質）庫約1750座，收集保存種質資源740多萬份[1-2]，涉及1萬余個物種，包括栽培種和野生近緣種[2]。

中國種質資源現(xiàn)代保存起步較晚，但發(fā)展較快。20世紀80年代建成國家作物種質庫，2018年底，構建了包括作物種質長期庫、作物種質長期復份庫、10個作物種質中期庫以及多個作物種質圃相配套的國家種質資源保護體系（表1）[2-3]，收集保存了671種作物50萬余份種質資源[2]。其中國家長期庫保存43萬余份，是目前世界上第二大的農作物種質庫[1-2]。并于2019年2月26日開工建設新國家作物種質庫，包括低溫種質長期庫、試管苗庫、超低溫庫和DNA庫等設施，設計保存容量150萬份[2]。

表1 國家級作物種質資源庫

同時期，多地建成?。ㄊ校┘壏N質庫，其中廣西農業(yè)科學院種質庫于1981年11月建成，是中國首座投入使用的種質庫。隨著現(xiàn)代種業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及制冷除濕、自動化控制等保存設施技術的進步，國內種質庫建設得到長足發(fā)展，不斷出現(xiàn)老庫升級改造、新庫立項建設。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2018年國內已建成且運行的省級（含直轄市）現(xiàn)代化農作物種質庫17座（表2），另有新疆[16]、寧夏[17]、內蒙古[18]等地建有自然條件的種質資源庫。近幾年，浙江[19]、江西[20]、四川[21]等地正在建設省級農作物種質資源庫。

表2 主要省級作物種質資源庫

續(xù)表2

2 地方種質資源庫建設的建議

中國地域遼闊，種質資源十分豐富。在國家現(xiàn)有種質資源保護體系的基地上，不少省份建有或計劃建設本地區(qū)的種質資源庫，以保護和利用好區(qū)域內的種質資源。由于種質資源庫是一項建設投入大、維護成本高的工程，盲目建設、求大求全不利于種質資源保護的可持續(xù)發(fā)展。地方種質資源庫建設在規(guī)劃設計、施工建設、運行管理等方面要因地制宜、突出特色。

2.1 規(guī)劃設計明確定位，體現(xiàn)前瞻性

國家種質資源庫作為全國作物種質資源長期保存與研究中心，最主要的功能是戰(zhàn)略儲備，保障中國農作物種質資源得到長期安全保護[2]，為后世保留一筆寶貴的資源財富。地方種質資源庫作為國家種質庫的有力補充和分發(fā)利用平臺，建議定位于本區(qū)域優(yōu)勢作物、特有種質資源的中短期保藏中心，送存國家?guī)烨斑M行繁殖復壯、性狀登記的保護鑒定中心，形成國家與地方分工協(xié)作、相互支撐的良性局面。因此，地方規(guī)劃建設種質資源庫時，建議重點關注以下2個方面。

首先要加強頂層設計，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，依據(jù)本區(qū)域現(xiàn)代種業(yè)未來一個時期的發(fā)展方向，擬定種質資源庫設計方案。比如，辣椒是湖南優(yōu)勢育種作物，湖南省農作物種質資源庫保存的辣椒資源居全國首位[29]。山西省種質庫保存的區(qū)域生態(tài)優(yōu)勢小雜糧作物種質資源，屬全國地方中期庫之首[27]。

其次，設計時要重點注意布局、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。因為種質庫為低溫低濕環(huán)境，需要消耗大量的電能。因此，在庫房設計時選擇有利于減少能耗的方位非常重要。這也是大多數(shù)種質庫建在地下層，避免直接朝西的原因。湖南省農作物種質資源庫選擇一層朝向為北的房屋，低溫控制區(qū)的7個房間采取了“回”字形的布局（圖1），即用低溫庫包圍低溫庫，溫度更低的庫房（核心區(qū)）四周為低溫環(huán)境，未直接面對常溫環(huán)境，有效降低了能耗。二是方便工作。包括庫內工作和入庫前處理工作。庫內布局建議最大限度減少庫門開啟頻次、人員滯留時間，各庫房相對獨立；入庫前處理間的布局建議依據(jù)各自的工作特點設計，原則上以入庫資源樣品的接收、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。干燥間要靠近庫房，保證干燥包裝后的資源能快速入庫。

圖1 湖南省農作物種質資源庫平面圖

選型要注意根據(jù)種質庫建設的特色，主要包括設計單位、建設規(guī)模、機組設備等硬件、軟件及其技術的選擇。

（1）設計單位的選擇。由于種質庫是一項專業(yè)性強、跨多個領域的農業(yè)工程，因此需要選擇綜合能力強的設計單位，囊括土建、保溫、制冷、自動控制等各方面設計要素，必要時可邀請各個領域的專業(yè)團隊參與設計。

（2）建設規(guī)模的選擇。重點是建設地址、面積、溫濕度控制值的擬定。①建設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，防洪水、防內澇。同時，要求電力供應條件好且穩(wěn)定。②建設面積主要依據(jù)本地區(qū)資源家底、育種發(fā)展方向及各庫功能估算低溫庫面積，如中、長期庫以戰(zhàn)略儲備為主，短期庫的功能為分發(fā)利用，一份資源可復份保存于兩個庫。并考慮機房、配電室、控制室、值班室以及接收、清選、發(fā)芽、干燥、數(shù)據(jù)處理等入庫前處理室，有條件的可配備實驗室。③溫濕度控制值。種質資源庫按設計保存年限分為長期庫、中期庫和短期庫[2]，依據(jù)Harrington提出的延長種子壽命的兩通則：在含水量4%～14%、溫度0～50℃的范圍內，種子含水量每降低1%，壽命可延長1倍；種子溫度每降低5%，種子壽命延長1倍。長期庫多設計為-18～-10℃，中期庫為-4～4℃（避開0℃，因結冰臨界點時不利于保持種子壽命），短期庫為8～15℃，相對濕度＜60%[2]。地方種質庫可根據(jù)自身發(fā)展需要規(guī)劃設計。

（3）機組設備的選擇。主要包括制冷設備、除濕設備和控制系統(tǒng)。國內制冷技術已經非常成熟，可選擇能滿足庫溫需求的大品牌。除濕設備的選擇在保證除濕效果的基礎上，還應關注其安全性和節(jié)能性，避免因除濕造成庫溫頻繁波動?？蛇x擇專業(yè)冷庫制冷除濕一體機設備?？刂葡到y(tǒng)要求自動化、智能化程度高，可遠程報警，有效降低人員成本。對于采用一用一備機組設計的，建議兩臺機組設計自動定期輪換使用，避免備用機組因長期不運轉而無法啟動的現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 施工建設質量第一，全流程管理

種質資源庫儲藏的種子，是具有活力的戰(zhàn)略物質，儲藏環(huán)境要求低溫低濕，因此在按通用土建工程要求的基礎上，防火防震指標均需提高一個等級，嚴把施工質量關、安全關，嚴格執(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，留出檢查通道才能及時對出現(xiàn)的漏點進行補修。

（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)因地面未進行保溫處理而發(fā)生凍裂的事故[42]。這對于設置0℃以下的庫房尤其重要，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 設備安裝

（1）安裝要點。盡量不破壞保溫層，便于維修，便于操作。

（2）機組安裝。室外機組以安裝在庫房一側為好，連接管道較短，方便操作和檢修。要求管道放置規(guī)范，接口焊接嚴實。室內機安裝高度需高于種子架高度，預留檢修空間，并保證排水管密封性和通暢性。

（3）種子架安裝。為提高庫房利用率，種子架多采用配備軌道的移動型，軌道鋪設需與地面建設同步進行，其安裝質量關系到種子架使用的平衡性、安全性，并注意與墻面線管、溫濕度計保持距離。

2.3 運行管理標準化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

種質資源庫不僅是一個建設工程，更是一項具有長期性、公益性、服務性的事業(yè)。因此，各地在啟動種質資源庫建設的同時，要部署好建庫后的運轉與管理工作，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

種質資源庫作為科研重地，需要構建完善的管理制度予以保障。主要包括資源、人員、場地等管理制度，如種質資源庫管理辦法、種質資源庫保密制度、種質資源收集與共享審批制度等。

對種質資源實物、信息的收集、整理、入庫、繁殖、評價、交流等工作流程，依據(jù)不同作物特點，結合各庫實際，構建規(guī)范標準，充分應用現(xiàn)代計算機信息技術，實現(xiàn)與國家?guī)煜嚆暯拥闹悄芑?、信息化管理模式?/p>

3 地方種質資源庫建設的思考

3.1 實現(xiàn)種質資源的應保盡保，政府應當給予長期穩(wěn)定資金投入和政策支持

基于農作物種質資源基礎性、公益性、戰(zhàn)略性定位，依據(jù)“保護優(yōu)先、高效利用、政府主導、多元參與”原則[43]，地方政府應當在高質量抓好地方農作物種質資源庫布局建設、穩(wěn)定一批扎根地方農作物種質資源專業(yè)人才、確保已建地方農作物種質資源庫平穩(wěn)運行等方面給予人力、物力、財力以及相關政策的長期支持，建好一座種質庫、穩(wěn)定一批專業(yè)人才、保護一方特色資源，實現(xiàn)種質資源的應收盡收、應保盡保。

3.2 系統(tǒng)布局全國種質資源保護體系，構建全國種質資源庫協(xié)作網(wǎng)

隨著各地建設種質資源庫的熱潮方興未艾，為避免盲目跟風建設、各自為陣的現(xiàn)象出現(xiàn)，應從國家層面對國家?guī)臁⒌胤綆爝M行科學系統(tǒng)布局，以現(xiàn)有國家種質資源保存體系為基礎，吸收有區(qū)域特色的地方種質資源庫，綜合性與專業(yè)性保存相結合方式，實行分類分級管理，逐步完善、豐富全國種質資源保護體系，提升中國種質資源整體保護能力。同時，加強各種質資源庫之間的協(xié)作共享，統(tǒng)一收集、保存、評價等規(guī)范標準，構建互惠共贏、協(xié)同聯(lián)動的全國種質資源庫協(xié)作網(wǎng)，按作物生長特性分區(qū)域進行繁殖更新和精準鑒定，加快實現(xiàn)中國種質資源的高效利用，為打好種業(yè)翻身仗提供堅實的物質保障。