本報記者 張 妮
編者的話：俄羅斯媒體近日將“飢餓”列為2021年將發生的“最可怕事件”。世界糧食計劃署官員近日也表示，2021年全球或出現“罕見大饑荒”。而前不久結束的中央經濟工作會議強調“保障糧食安全”，要加強種子庫建設，並開展種源“卡脖子”技術攻關。為什麼要建種子庫？它和國家糧食安全有何關聯？我國種源“卡脖子”卡在哪？在全球號召警惕糧食危機的關鍵時刻，《環球時報》記者日前走進國家種質庫，試圖從中尋找答案。
國家作物種質庫大門 張妮攝
國家作物種質庫內景
“現在我們所在的就是零下18攝氏度、濕度小於50%的國家種質庫，種子在這裏的保存壽命可延長到50年以上。”在位於中國農業科學院的國家作物種質庫，《環球時報》記者站在4攝氏度的緩衝間，隔着玻璃窗看到了種質庫裏一排排密集的種子架，像圖書館裏的書架一樣排列有序。“這些架子可以前後移動，高處的種子目前還需要人工爬梯子取放，今年8月投入使用的新庫將實現自動化流程，種子取放全部由電腦控制。”據國家種質庫工作人員介紹，中國的種質資源保存數量超過52萬份，僅次於美國（近60萬份），位居世界第二。而將於今年啓用的新庫庫容量為150萬份，位居世界第一。
保存糧棉油果蔬等340種作物
“種質資源是培育新品種的物質基礎，是農業的芯片，在任何一個國家都是戰略性物資。”中國農業科學院作物科學研究所作物種質資源中心主任李立會在接受《環球時報》記者專訪時表示，種質通常指遺傳物質，種質資源主要指遺傳資源、基因資源，多存在於古老的地方品種、野生近緣植物等品種中。在我國，能將種子保存壽命延長到50年以上的長期庫有兩個。位於北京的國家種質庫於1986年建成，總面積3200平方米，保存了糧、棉、油、果、蔬、茶、糖、桑、草等340種作物，主要任務是對農作物、蔬菜、牧草等作物及其野生近緣植物種質資源進行長期戰略保存。另一個長期庫是位於青海西寧的復份庫。如果不使用相關技術進行低温保存，種子在室温下一年後存活率就很低了。“長期庫裏的種質資源一般不能動用，保存過程中還要進行生活力檢測。”此外，我國還有10箇中期庫，種子在零下4攝氏度的庫中保存10-20年，主要任務是面向社會分發種子。
“一個品種在一個地方種20年左右，遺傳結構就會發生變化，需通過對種質資源進行收集保護，把很多丟失的東西找回來。”李立會表示，新中國成立以來，我國進行了三次作物種質資源普查。最近的一次是從2015年開始的第三次普查，目前已搶救性收集了耐水淹玉米、紅皮核桃等一大批珍貴資源。
李立會説，從事種質資源工作的人員每年大約60%的時間都在收集種質資源，收集回來後通常要經過3年鑑定，並認定符合兩個標準才能入庫：一是必須具有利用價值或潛在利用價值；二是遺傳多樣性必須與庫存種子有顯著差異，不能重複。
在入庫之前，每份種質材料都要經過層層篩選檢測。工作人員向記者介紹，“最主要的指標是發芽率，初始發芽率達到85%才能入庫保存。因為只有活力較高的種子，保存壽命才能顯著延長到50年以上”。在國家種質庫外的發芽室，《環球時報》記者看到科研人員正在操作發芽箱，進行發芽試驗。發芽率達標的種子將進行乾燥和包裝。在包裝室，工作人員將一袋袋處理好的種子用錫紙袋或鋁盒包裝起來。包裝上的標籤註明了種子的名稱、編號、入庫時間、二維碼等。工作人員表示，每份種子材料會包裝成3-4盒，其中1盒存放在青海復份庫。另外2-3盒存放到國家種質庫。
破解“水稻癌症”難題
“國家種質庫最主要的作用是戰略儲備。當發生災難或某種作物滅絕時，我們就可以將庫裏的種子拿出來使用。”李立會表示，1845年至1850年間發生的愛爾蘭大饑荒餓死很多人。主要因素是一種致病疫黴菌造成土豆腐爛繼而失收，而土豆是當時愛爾蘭人的主要糧食來源。“當時，愛爾蘭種的土豆基本是一個品種，遭遇病害後，所有土豆都不長了。如果種植具有不同抗病基因的土豆品種，可能就不會造成毀滅性打擊。這也是各國都非常重視種質資源並將其收集保存作為戰略儲備的最重要原因”。據介紹，我國雲南特色地方稻米品種毫秕，曾絕種40年。後從國家庫取出相關原始品種進行挖掘利用後，已形成“遮放貢米”優質稻米品牌。
創新種質，從庫存種子中尋找新基因並應用於現有品種中也是種質庫的重要作用。李立會稱，雖然現在的育種水平不斷提升，產量和抗病蟲能力也在提高，但育種水平提高也會導致遺傳基礎越來越狹窄，產生類似於近親繁殖的後果。因為育種是人類對自己需求的某些好東西不斷改造，不用的東西丟失越來越多。如果能從庫存種子中找到現代品種缺少的優異基因，並重新應用於現代品種中，將為育種提供突破性材料。
李立會舉例稱，水稻黑條矮縮病危害嚴重，被稱為“水稻癌症”，在育種和生產方面一直沒有找到治療方案。萬建民院士團隊從2.3萬份水稻資源中篩選出7份抗病種質，創制出抗病新品系，從根本上解決這一難題。還有，科學家將篩選出的環保型黃麻種質用於重金屬污水吸附劑研發，為治理南方重金屬污染土地開闢綠色新途徑。
“卡脖子”到底卡在哪
我國在種質資源的保護創新方面取得顯著成效，但仍存在類似芯片行業的“卡脖子”問題。李立會認為，種業“卡脖子”主要卡在“親本材料”上。“親本材料就是能產生種子的父本和母本。我們可以從國外購買一些商業種子，但種子的親本材料是什麼他們絕對不會告訴你，因為這是最關鍵的核心材料。”李立會表示，親本材料在任何作物裏都是不缺乏的，但缺的是優異的親本材料。
目前，我國小麥、水稻的優異親本材料在國際上處於領先水平，但跟國外相比，缺乏程度最高的大田作物是大豆和玉米，產量比國外低不少。
李立會表示，如果我們能從庫存資源中發掘出大量優異種質並進行改良創制，就能將庫存的種質資源優勢轉變成可利用的親本材料優勢。不過，這個過程非常漫長，要付出大量財力、精力。據介紹，在國外，類似的研發成果都有知識產權保護，而我國目前的種質資源向不同需求人員免費發放，沒有知識產權。西方知識產權保護帶來的一個結果是，農民每年買種子都要花錢。中國和西方國情不同，不能完全模仿西方。但是如果不加強知識產權保護，“卡脖子”的問題很難得到根本解決。
目前國家正在修訂作物種質資源保護與管理辦法，比如將種質資源登記劃分為四類：一是公共資源，免費向社會發放；二是優異資源，具有一定知識產權；三是改良種質，具有更大比例知識產權；四是創新種質，具有完全自主知識產權。“如果在政策和機制上有了根本保證並嚴格落實，我國種業創新卡脖子的問題有望得到很好解決。”李立會稱。