建設(shè)遼寧省大農(nóng)業(yè)基因資源數(shù)據(jù)平臺(tái)的思考

文丨孟未來(lái) 陳愛(ài)國(guó) 紀(jì)曄

為提高遼寧省“農(nóng)業(yè)芯片”——種質(zhì)資源的共享利用效率，作者調(diào)查了遼寧省微生物、柞蠶、淡水魚類、海產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)林等基因資源的保存利用及信息化系統(tǒng)建設(shè)情況，發(fā)現(xiàn)和歸納了存在的問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題提出了相關(guān)建議。

農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是新品種選育和農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是保障國(guó)家糧食安全的戰(zhàn)略性資源。

隨著2021 年中央一號(hào)文件的發(fā)布， 種業(yè)在國(guó)家的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性核心產(chǎn)業(yè)地位得到進(jìn)一步強(qiáng)化，種質(zhì)資源保護(hù)的基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性、長(zhǎng)期性定位得到進(jìn)一步明確，農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)與利用開(kāi)啟了新的篇章。 廣義上的農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源即大農(nóng)業(yè)的基因資源不僅包括農(nóng)作物，還包括畜禽、水產(chǎn)、海洋、果樹(shù)、經(jīng)濟(jì)林、農(nóng)業(yè)微生物等種質(zhì)資源。 農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是新品種選育和農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是保障國(guó)家糧食安全的戰(zhàn)略性資源。

遼寧省農(nóng)作物種質(zhì)資源豐富， 擁有省級(jí)及以上農(nóng)作物種質(zhì)庫(kù)23 個(gè)，畜禽保護(hù)場(chǎng)11 個(gè)，水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)15 個(gè)，累計(jì)種質(zhì)庫(kù)（圃、場(chǎng)、區(qū)）49個(gè)。 目前，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種質(zhì)基因庫(kù)已收集、保存農(nóng)作物資源3 萬(wàn)余份，涵蓋玉米、水稻、大豆、高粱、花生、小麥、大麥、小豆、芝麻、黍稷、谷子等16 種主要農(nóng)作物。 非主要農(nóng)作物方面同樣保存了許多優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源， 如遼寧省果樹(shù)研究所的國(guó)家李杏資源圃保存了李種質(zhì)資源779 份， 杏種質(zhì)資源919 份； 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)的國(guó)家山楂種質(zhì)資源圃保存山楂種質(zhì)資源420 份，榛子種質(zhì)資源164 份。2011 年，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院根據(jù)種質(zhì)庫(kù)日常出入庫(kù)管理自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了LGRIS（Liaoning Germplasm Resources Information System）， 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了種質(zhì)庫(kù)庫(kù)內(nèi)管理與庫(kù)外發(fā)布的聯(lián)動(dòng)管理。 多年來(lái)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定， 在遼寧省農(nóng)作物種質(zhì)資源管理和引種共享，以及農(nóng)業(yè)育種科研方面發(fā)揮了重要作用。但LGRIS 一代系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行多年， 功能上已明顯落后，并且未包含非主要農(nóng)作物如果樹(shù)、畜禽、林草、海洋、淡水、柞蠶、微生物等基因資源，已經(jīng)不能滿足建立遼寧省大農(nóng)業(yè)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)的需求。 為建設(shè)統(tǒng)一規(guī)范的遼寧省農(nóng)業(yè)生物基因資源共享管理平臺(tái)，作者以微生物、柞蠶、淡水魚類、海產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)林5 個(gè)基因資源為主要方向， 以非主要農(nóng)作物基因資源的保存和信息化建設(shè)情況為主要內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)查研究。 調(diào)研單位為遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院相關(guān)院所和沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 數(shù)據(jù)獲取方式為實(shí)地科研單位考察和電話訪談相關(guān)專家。

一、非主要農(nóng)作物種質(zhì)資源調(diào)查

（一）微生物資源

微生物無(wú)處不在，它與人類的生存、生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。 微生物用途廣泛， 可用于生產(chǎn)如奶酪、酒、酸奶、面包、饅頭等食品，也可用于凈化水源、吸附重金屬等領(lǐng)域，人體內(nèi)的腸道微生物可助力食物的消化和吸收， 土壤內(nèi)的微生物在維持土壤生態(tài)環(huán)境中也起著重要作用。

遼寧省微生物科學(xué)研究院目前保存農(nóng)業(yè)微生物資源700 余份，根據(jù)微生物的不同品性，主要有4℃低溫庫(kù)保存、-80℃冷凍保存、 液氮方式保存、凍干法常溫保存幾種保存方式。

遼寧省微生物共享平臺(tái)于2006 年立項(xiàng)，信息系統(tǒng)管理程序的開(kāi)發(fā)單位是遼寧省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所， 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)家農(nóng)業(yè)微生物共享平臺(tái)的描述標(biāo)準(zhǔn)， 運(yùn)行后網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器也在遼寧省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所。 共享平臺(tái)于2008 年開(kāi)始上線運(yùn)行。 此平臺(tái)面向?qū)ο笾饕獮槲⑸锟蒲泄ぷ魅藛T和微生物專業(yè)學(xué)生。 運(yùn)行期間，每年都有大量的微生物菌種被互換、交流、共享，為遼寧省及全國(guó)的微生物科研工作提供了有力支撐。 然而，該系統(tǒng)在運(yùn)行4~5 年后， 由于遼寧省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所辦公地點(diǎn)搬遷及后續(xù)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)欠缺， 導(dǎo)致共享平臺(tái)關(guān)閉。 目前，微生物種質(zhì)資源庫(kù)只有單位內(nèi)部管理系統(tǒng)用于日常查詢使用。

（二）柞蠶資源

柞蠶（Antheraea pernyi）是鱗翅目大蠶蛾科，屬一種吐絲昆蟲(chóng)，聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）稱之為非家蠶（No-mulberry silkworm），是柞蠶屬35 個(gè)種和變種中生產(chǎn)利用量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的一個(gè)。

目前，柞蠶一化性種質(zhì)主要分布在河南省，二化性種質(zhì)分布主要以遼寧省為中心， 范圍覆蓋吉林省、黑龍江省及內(nèi)蒙古自治區(qū)。 這些地區(qū)集中保存了全國(guó)70%以上的柞蠶種質(zhì)資源， 匯集了柞蠶豐富的遺傳多樣性和基因資源， 為柞蠶遺傳學(xué)研究和優(yōu)良品種選育， 以及保障柞蠶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

遼寧省柞蠶資源數(shù)據(jù)庫(kù)記載保存數(shù)量是118份，保存方式為活體保存。 遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所于2008 年建立柞蠶信息共享平臺(tái)，目前一直在使用中，平臺(tái)掛靠在遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所網(wǎng)站上，但數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，功能較為單一。

（三）淡水魚類資源

水產(chǎn)種質(zhì)資源是漁業(yè)捕撈、 水產(chǎn)增殖養(yǎng)殖和良種選育的生物基礎(chǔ)， 是漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一， 具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和遺傳育種價(jià)值。

遼寧省淡水魚類，目前主要采用活體庫(kù)保存，有普通魚類和特色魚類共37 種，并保存了部分物種的分子標(biāo)記序列。 但目前一直沒(méi)有淡水魚信息管理系統(tǒng)和對(duì)外共享網(wǎng)站。 相較于農(nóng)作物資源交流共享，淡水魚類共享交流要少一些，主要資源交流是把從南方運(yùn)來(lái)的大眾品種向省內(nèi)魚塘飼養(yǎng)戶周轉(zhuǎn)。 目前遼寧省正在籌備建設(shè)基因庫(kù)（包括信息化系統(tǒng)建設(shè)）， 資源保存方式采用-80℃超低溫冰箱冷凍保存和液氮保存兩種方式。

（四）海產(chǎn)品資源

遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院目前保存海產(chǎn)品種質(zhì)資源數(shù)量有150 種，其中魚類85 種、甲殼類14 種、貝類31 種、藻類6 種、棘皮類3 種、頭足類6種、哺乳類1 種、其他4 種。 保存方式有活體保存、基因保存、精子和卵子保存3 種模式。 目前尚未建設(shè)海洋基因資源信息系統(tǒng)和共享網(wǎng)站， 種質(zhì)基因庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)正在規(guī)劃建設(shè)中。 在實(shí)際科研工作中， 與主要農(nóng)作物種質(zhì)資源共享交流的數(shù)量相比，海產(chǎn)品基因資源共享交流的不多。

（五）經(jīng)濟(jì)林資源

經(jīng)濟(jì)林是指以生產(chǎn)果品、食用油料、飲料、調(diào)料、工業(yè)原料和藥材為主要目的的林木。 除用作木材以外，相應(yīng)產(chǎn)品有樹(shù)木的果實(shí)、種子、花、葉、皮、根、 樹(shù)脂、 樹(shù)液等直接產(chǎn)品或是經(jīng)加工制成的油脂、食品、能源、藥品、香料、飲料、調(diào)料、漆料、蠟料、膠料、樹(shù)脂、單寧、纖維等間接產(chǎn)品，國(guó)外稱之為非木材（質(zhì)）林產(chǎn)品（Non-Wood Forest Product，NWFP）。

目前，遼寧省經(jīng)濟(jì)林資源主要分為4 個(gè)品種：核桃、榛子、栗子、軟棗獼猴桃，累計(jì)保存資源200余份，資源渠道是外引和自己培育。 經(jīng)濟(jì)林基因資源共享交流需求量不大， 主要是行業(yè)內(nèi)兄弟單位或科研人員之間直接互相交流。 資源共享網(wǎng)站和信息管理系統(tǒng)目前都尚未建設(shè)， 單位網(wǎng)站也沒(méi)有關(guān)于資源共享展示的模塊。 目前經(jīng)濟(jì)林性狀描述缺乏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，原相關(guān)部門下發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于簡(jiǎn)單，適用于大林業(yè)，而由于經(jīng)濟(jì)林偏重果樹(shù)和干果類，所以性狀描述相對(duì)要復(fù)雜詳細(xì)得多， 因此遼寧省經(jīng)濟(jì)林種質(zhì)資源性狀描述需要重新規(guī)劃設(shè)置。 在第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)的歷史階段， 林木資源的基礎(chǔ)性、根本性影響更加凸顯出來(lái)，扎實(shí)做好林木資源保護(hù)管理工作顯得尤為重要。

二、分析與建議

在全球“基因大戰(zhàn)”的大背景下，農(nóng)作物種質(zhì)資源的利用效率、 農(nóng)作物育種和生產(chǎn)水平直接影響著我國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力水平。 種質(zhì)資源共享是保護(hù)種質(zhì)資源和提高資源利用率的一種有效途徑。 各科研單位應(yīng)將分散的“私有資源”及其信息匯總納入種質(zhì)資源數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理和發(fā)放。 目前遼寧省微生物、海產(chǎn)品、淡水魚類、經(jīng)濟(jì)林等資源都沒(méi)有建設(shè)和使用數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)， 柞蠶有對(duì)外服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，但年限已久且功能相對(duì)簡(jiǎn)單。 種質(zhì)基因資源工作是長(zhǎng)久性的公益工作， 其信息系統(tǒng)類數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目需要資金長(zhǎng)久支持， 項(xiàng)目結(jié)題后財(cái)政支持的停止會(huì)造成信息系統(tǒng)后期運(yùn)行、維護(hù)、升級(jí)等受到干擾或停擺。 習(xí)近平總書記在東北三省考察中強(qiáng)調(diào)“率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)物質(zhì)裝備現(xiàn)代化、科技現(xiàn)代化、經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)代化、農(nóng)業(yè)信息化、資源利用可持續(xù)化”， 凸顯了發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化工作的重要性。在2022 年中央農(nóng)村工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記還強(qiáng)調(diào)“依靠自己力量端牢飯碗”。 飯碗的背后是好種子，好種子的背后是基因資源。 基因資源是發(fā)展“大農(nóng)業(yè)”的基礎(chǔ)，是中國(guó)糧食的安全保障。 如何讓靜態(tài)保存的基因資源發(fā)揮出最大化的動(dòng)態(tài)效益，這就需要借助數(shù)字信息的力量。 江蘇省、廣東省已經(jīng)率先在國(guó)內(nèi)建立起了涵蓋所有農(nóng)業(yè)基因資源的大農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)。

鑒于遼寧省農(nóng)業(yè)生物基因資源調(diào)查的實(shí)際情況，如今農(nóng)業(yè)生物基因數(shù)據(jù)亟待整合，需要設(shè)計(jì)建設(shè)統(tǒng)一規(guī)范的遼寧農(nóng)業(yè)生物基因資源共享管理系統(tǒng)。 以遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種質(zhì)庫(kù)農(nóng)作物基因資源為主，以其他庫(kù)圃資源為輔，通過(guò)“物理分散，邏輯統(tǒng)一”的方式進(jìn)行資源庫(kù)圃建設(shè)與管理。各類資源信息整合后所有權(quán)仍歸保藏機(jī)構(gòu)所有，平臺(tái)作為資源信息的匯交中心和展示窗口，通過(guò)統(tǒng)一的入口界面為遼寧省科技工作者提供快速便捷的查詢、索引、提交等一站式信息資源共享開(kāi)放服務(wù)。

按照我國(guó)種質(zhì)基因資源工作“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創(chuàng)新、充分利用”的指導(dǎo)方針，遼寧大農(nóng)業(yè)生物基因資源共享平臺(tái)將部署在遼寧省政務(wù)云平臺(tái)上，集電腦、微信小程序、智能手機(jī)App 三終端合一，匯集了遼寧省各類農(nóng)業(yè)生物基因數(shù)據(jù)形成對(duì)外展示窗口，全方位、多角度為資源管理者和資源引用者提供高效服務(wù)。 同時(shí)將目前已積累的大量關(guān)于作物種質(zhì)資源遺傳多樣性、 相關(guān)目標(biāo)性狀基因等分子標(biāo)記信息，乃至基因序列信息與現(xiàn)有平臺(tái)相聯(lián)合，這是進(jìn)一步利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新和突破的新支撐點(diǎn)，也必然是今后信息共享體系的重要內(nèi)容。