小議生物資源保護現狀與發展探討

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摘要:簡述了保護與利用農業生物資源的重要性和緊迫性,總結分析了山東省農業生物資源保存、研究和利用現狀。針對目前存在的突出問題,提出了構建全省農業生物資源保護與利用平臺的設想,包括平臺建設的總體思路、平臺結構、三大體系建設及八大重點任務。

關鍵詞:生物資源;保護現狀;存在問題;發展戰略

農業生物資源包括農作物、畜禽、農業微生物和藥用植物等種質資源,是維持人類生存、健康與發展的最根本物質基礎和戰略資源,也是農業新品種和生命科學源頭創新的材料基礎。育種實質上就是作物種質資源優異基因的重組再加工,小麥矮稈基因、水稻“野敗”型不育基因的應用引發了“綠色革命”。因此,保護農業生物資源多樣性,發掘其中的優異基因,是實現農業可持續發展的中心策略[1]。當前,山東省農業生物資源保護與利用工作仍處于初級階段,還存在許多不足,而作物種類減少、品種遺傳基礎狹窄的問題卻日益突出。我們應該充分認識農業生物資源在經濟社會、農業可持續發展及食物與生態安全保障等方面的重要作用,站在國家和民族長遠利益的高度,切實加強農業生物資源保護與利用工作[2]。

1山東省農業生物資源保護現狀和主要存在問題

1.1農業生物資源收集保存現狀

山東省地處溫帶,由于具有良好的氣候、土壤、地形地貌條件及悠久的墾殖歷史,農業生物資源相當豐富。新中國成立以來,有關農業行政部門和科研單位組織了三次較大規模的農作物品種資源調查、搜集和整理工作,特別是近幾年,在省農業良種工程項目的支持下,大力開展了新品種選育和國內外種質資源的引進收集工作,進一步豐富了山東農業生物資源。初步統計,目前分散保存于全省科研和教學單位的農業生物種質資源約4萬份,這些資源有效地支撐了全省動植物育種和農業可持續發展。

1.1.1主要農作物資源目前,以山東省農業科學院為主體搜集保存的普通小麥種質資源2200余份,其中本省地方品種441份,育成品種534份,國內征集品種(系)1025份,國外品種59份;另有國內外耐旱小麥種質156份,小麥近緣野生種屬10份。玉米地方品種資源經過歸并整理后保存441份,另有大批國內外引進種質和創新種質。國內外花生資源1800余份。棉花種質1470余份,包括野生棉及遠緣雜交高代材料、彩棉、低酚棉等。谷子種質2200多份。高粱種質1200多份。大豆栽培品種835份。

建國以來,經過幾次全省范圍內對蔬菜資源的調查、征集和整理,到1983年,山東省農業科學院蔬菜研究所保存68種蔬菜(包括部分亞種和變種)共3000多份種質資源,其中收入《山東省蔬菜品種資源目錄》的共計1680個。這些品種中有許多是山東名優特產蔬菜資源,如膠東大白菜、濰縣蘿卜、章丘大蔥、萊蕪姜、蒼山大蒜、益都銀瓜等。20世紀80年代以來,山東從國內外引進了大批優良蔬菜品種,加之本省選育的新品種,使山東的蔬菜資源十分豐富,并具有突出的經濟性狀[3]。

山東是我國北方落葉果樹的原產中心之一,被譽為“北方落葉果樹的王國”。現有果樹種質資源24科,50屬,141種,27個變種,其中原始分布的野生果樹資源有20科,34屬,81種或變種[4]。山東原產果樹資源在現有資源種類中占有優勢地位,煙臺蘋果、萊陽梨、肥城桃、樂陵金絲小棗、棗莊石榴、大澤山葡萄等都是山東久負盛名的特產。

1.1.2畜禽資源山東現有地方畜禽品種32個,其中魯西黃牛、德州驢等大家畜5個,萊蕪豬、大蒲蓮豬、里岔黑豬等地方豬種8個,小尾寒羊、濟寧青山羊等地方羊8個,壽光雞、中國斗雞等地方雞7個,豁眼鵝、金鄉百子鵝2個地方鵝,微山麻鴨、文登黑鴨2個地方鴨。現存的地方品種按保存數量和利用程度可分為三種情況:一是有一定群體數量,在畜牧生產中單獨或作為雜交母本使用的畜禽品種,如魯西黃牛、小尾寒羊、萊蕪豬、里岔黑豬、微山麻鴨、豁眼鵝等,大約占畜禽品種資源總量的三分之一,已得到有效利用,市場需求趨向性凸顯,資源價值得到認可,并對畜牧業發展提供了種質支撐。二是群體數量較少,某些特性突出,目前作為育種材料或滿足特定需要的畜禽品種,如中國斗雞、壽光雞、濟寧青山羊、大蒲蓮豬等。三是尚未得到社會重視、存養地又無能力保護,數量急劇下降,已經滅絕或處于瀕危的畜禽品種,建國以來,已有榮成元寶雞、煙臺糝糠雞、沾化黑豬等6個品種滅絕;濟寧百日雞、文登黑鴨、大尾寒羊、黑耳兔等品種瀕臨滅絕[5]。

1.1.3農業微生物資源山東省在農業微生物資源研究與開發利用方面曾一度在全國處于領先水平。1963年山東省農業科學院分離到一種專性寄生于菟絲子的墨盤孢目毛炭疽菌屬的真菌,利用該菌制備的微生物除草劑“魯保1號”防治菟絲子效果顯著,且不危害大豆和其它農作物,對人畜無害,成為我國將真菌用于雜草生物防治的首創。1966年以后,生物除草劑“魯保1號”在全國20多個省(市、自治區)推廣應用6617×104hm2,防效達85%以上,平均挽回損失30%～50%。目前,山東省農業科學院生物農藥、生物肥料和食用菌等優良菌株的保存數量達400余株,山東農業大學的植物病原真菌菌種及動物病原菌保存數量達200余株,青島農業大學也保存有一定數量的藥用真菌資源。

1.1.4藥用植物資源1987年第三次中藥資源普查后編寫的《山東省中藥資源名錄》共收載中藥4類1470種,藥用植物即達1299種,占中藥資源總數的8814%,其中藻類植物43種,菌類植物32種,地衣植物2種,苔蘚植物3種,蕨類植物73種,種子植物有1143種。除山東中醫藥大學、山東中醫藥研究院和各地植物園內種植少量的藥用植物用于教學、科普或觀賞外,大都處于野生狀態。建國以來,山東開展野生種質人工馴化的藥用植物90余種,較大規模(6617hm2以上)人工栽培的有20余種,其中桔梗、丹參、黃芩、黃芪、金銀花等全國知名。從2005年始,在省良種產業化工程的支持下,開始了山東大宗類藥用植物種質資源的搜集研究工作,山東省農業科學院鑒定保存桔梗、丹參、黃芪、黃芩、石竹子、紫蘇等種質200余份,育種中間材料800余份;山東中醫藥大學鑒定保存金銀花、丹參等種質資源140余份;山東中醫藥研究院鑒定保存黃芩種質50余份。

1.2農業生物資源保護與利用中存在的主要問題

農業生物資源研究是農業科技發展的重要基礎。盡管山東農業生物資源保護與利用工作取得了顯著成績,但仍有諸多問題亟待解決[6～8]。

一是對生物資源的重要性認識不足,對生物資源保護和利用工作的基礎性、長期性、穩定性和公益性還沒有形成廣泛的社會共識。

二是管理職責不明,缺乏高層次整體規劃,尚未建立起統一、高效的全省農業生物資源管理工作體系。

三是資源保存分散,共享效率低。長期以來,資源分散保存在不同的行業機構和技術人員手中,存在部門分割、單位所有的現象,機構之間以及保存者與利用者之間缺乏聯系,資源共享的整體能力較差。

四是資源評價、鑒定等技術工作不深入,典型性和關鍵性數據缺乏,資源潛在的經濟、社會和生態價值沒能體現出來。

五是缺乏高層次專業人才。資源保護和管理工作具有基礎性和技術支撐性等特點,短期內難以出大成果和高水平論文,難以吸引高層次人才從事這項工作。

六是缺乏持續穩定的經費支持。資源的收集保存、繁殖更新是一項基礎性、公益性的工作,其經費至今尚未列入經常性財政預算。許多資源的保存借助一般科研項目的支持,而項目結束后,因資金斷檔,不得不放棄對大量資源的保存。

2山東省農業生物資源保護與利用的戰略設想

山東具有豐富的農業生物資源,但隨著農業集約化發展、生態環境變化和大規模經濟建設,加之長期以來農業生物資源工作存在的諸多問題,使農業生物資源多樣性破環嚴重,農業品種遺傳基礎越來越窄。因此,加強農業生物資源的管理、保護及研究利用越來越迫切,任務十分艱巨。為此,提出構建山東農業生物資源保護與利用平臺的初步設想[9～13]。

2.1平臺建設總體思路

2.1.1指導思想從全省農業科技發展的總體布局出發,以資源安全保護和科學利用為主線,搭建公益性、基礎性、戰略性的農業生物資源保護與利用平臺,創新資源管理與共享機制,解決資源收集、保存、共享和利用過程中的關鍵問題,為山東省乃至黃淮海地區農業科技長遠發展與重點突破提供強有力的基礎支撐。

2.1.2基本原則

(1)統籌規劃,分步實施。農業生物資源種類多、分布廣,保存方式多樣。平臺建設必須注重頂層設計和統一規劃,按照不同類型資源的性能特點和生命規律,分步驟、分級別、分階段組織實施。

(2)政府主導,多方參與。充分發揮政府對公益性、基礎性事業的主導作用,同時調動農業科研院所、高等院校、社會團體和個人參與的積極性,建立多元化的農業生物資源保護與利用體系。

(3)優化整合,高效利用。對全省農業生物資源狀況進行全面調查、登記,優化整合分散在全省不同地區、不同單位的農業生物資源,確保資源安全,促進共享,提高利用效率。

(4)創新機制,加強管理。建立由省級行政主管部門參與的農業生物資源保護與利用決策機制,構筑以資源保存和研究機構為核心的收集保護體系,逐步完善咨詢、運行、服務、監督、評價等管理機制,保證平臺正常運轉。

2.1.3發展目標利用10年左右的時間,構筑起全省農業生物資源保護與利用的實物層、數據層和網絡層三層結構,建成資源運行管理、保存更新和共享服務三大體系,完成一批農業生物資源保存、創新和共享等基礎性工作,全面提升山東省資源保存與利用的標準化、信息化水平,與國家自然科技資源平臺接軌,實現山東省農業生物資源保護與利用工作的跨越式發展。

2.2平臺結構

農業生物資源保護與利用平臺由實物層、數據層和網絡層三層結構組成。

實物層包括主要農作物、養殖動物、農業微生物、藥用植物等種質資源庫(圃、區、場)及其所保存的種質資源。通過實物層建設,形成山東省農業生物資源保存體系。

數據層是按照統一的技術標準對農業生物資源的形態、特性、遺傳等各種資料進行數字化處理,建立山東省農業種質資源數據庫。

網絡層是建設分布式的農業生物資源信息網絡軟硬件環境,建立山東省農業生物資源信息網絡服務系統,農業生物資源信息,實現農業資源數據的遠程查詢和種質需求信息的傳遞。

2.3平臺建設的主要內容

2.3.1收集保存體系建設為了實現農業生物資源的安全保存,避免已收集資源的再度丟失,應建立原生境保護與非原生境保護(如種質庫、圃、場、園等)相結合的標準化、規模化、自動化和網絡化的保存體系。

(1)山東省農業生物資源中心。建設、完善農業生物資源中心綜合樓及其相應的配套設施,包括種子中期低溫保存庫、微生物庫、離體材料庫、畜禽種質庫、種質鑒定評價實驗室、資源信息網絡室、資源繁育和展示基地等,使該中心成為山東乃至黃淮海地區現代化的種質資源保存中心、資源鑒定與評價中心、資源數據信息中心和生物多樣性保護的科普教育基地。

(2)種質資源圃。以山東省農業科研機構和高等院校為依托,以不適宜種子保存的多年生和無性繁殖植物資源為重點,充分利用現有資源圃,建設、完善10個植物種質資源圃。公務員之家

(3)畜禽保種場。以優勢農業科研、教學機構和生產單位為依托,以特色、珍稀地方畜禽資源和優異資源為重點,按照生物安全規劃,依據品種特性分類原則,建立20個畜禽資源保種場,保護地方資源和引進的優異資源。

(4)保護區。以生物資源原生地地方政府為主體,根據普查結果,設立10～20個種質資源原生境保護區,對山東特有的野生資源進行原生境保護。

(5)資源繁殖更新基地。以農業科研、教學機構和生產單位為依托,根據實際需要,在全省范圍內建立10個資源繁育更新基地,對保存的農業生物種質材料分期分批進行更新繁殖。

2.3.2運行管理體系建設

(1)管理委員會。成立山東省農業生物資源管理委員會,作為全省農業生物資源保護和利用平臺的領導機構和最高決策機構,主要功能是協調、規范平臺建設的政策導向,從政策和運行方面協調有關部門、單位和個人之間的利益關系,保障平臺順暢運行。

(2)專家咨詢委員會。聘請國內相關領域的知名專家,組成專家咨詢委員會,負責對農業生物資源保護利用體系建設與運行的方針、路線和發展戰略提供咨詢意見和決策性建議,包括科技政策與科技規劃的制定、重大科技項目與科學工程的前期論證、人才培養、國內外交流合作等。

(3)管理辦公室。平臺管理辦公室是資源平臺管理委員會和專家咨詢委員會的日常辦事機構,是平臺共享服務和運行管理的樞紐,保障各項決策的實施以及安排協調相關的任務。

(4)省級資源中心。中心為非盈利的公益性事業單位,其職能和任務是進行農業生物資源的搜集、引進和保存工作,開展資源的鑒定評價、創新利用、分發代存和資源數據信息的研究與,在全省農業生物資源保護與利用工作的組織協調、信息溝通、資源共享等方面發揮牽頭作用,是全省農業生物資源共享體系的中心。

(5)資源研究團隊。以農業科研機構和高等院校的科研人員為主體,吸收社會力量,組建資源研究團隊,承擔資源收集保存、鑒定評價、繁殖更新、共享利用等具體工作。

2.3.3共享服務體系建設

(1)建立健全資源共享機制。研究制定共享行為主體的責權利界定規則,確定資源提供者、利用者和共享運行管理者等共享行為主體的責權利。研究制定農業生物資源共享保障規則,包括共享與利益分享相關政策和法規、約束與激勵機制、信譽保障和咨詢機制、績效評價機制等。

(2)建立資源信息共享網絡。集成資源主要數據信息,建立山東省農業生物資源信息共享服務網絡,為政府主管部門掌握情況和宏觀決策提供依據,為科研人員和普通公眾獲取和利用農業生物資源信息提供可靠、便捷的通道。

2.4平臺建設的重點任務

2.4.1農業生物資源的考察與調查對全省農業生物資源的種類、分布、多樣性、瀕危狀況、生態環境以及資源的保存條件、管理水平和共享共用現狀等進行全面調查,探索農業生物資源長期保護和可持續利用的有效途徑。

2.4.2農業生物資源的收集保存建設農業生物資源保存庫(圃、場)及原生境保護點,向各級各類科研單位、高等院校等資源保有單位和個人征集現有資源,開展國內外優異資源的收集和引進,搶救性收集保護瀕危、珍稀、野生農業生物資源。對收集的資源統一編目和入庫(圃、場)保存。

2.4.3農業生物資源的繁殖更新及標志性性狀數據的補充完善開展現存資源的定期繁殖更新工作,維持資源的生活力。對收集保存的資源深入開展農藝學、遺傳學等相關研究,補充完善種質資源的標志性和關鍵性性狀信息,增加資源信息數據,提高資源可利用性。

2.4.4農業生物資源的鑒定評價按照國家統一的資源描述標準和數據控制規范,對資源的生物學特征特性進行鑒定評價。研究各種農業生物資源鑒定評價的技術方法,特別是利用現代生物技術理論和方法,從分子水平研究資源的性狀特征,構建地方特色生物資源核心種質,篩選優異資源和突破性新種質。

2.4.5標準化整理和數字化表達按照國家統一的資源描述規范,對資源的護照信息、標記信息、特征特性信息、保存信息等進行標準化整理和數字化表達,建立資源信息(包括圖像、視頻等信息)數據庫,保證資源信息數據的可比性,提升資源的利用價值和共享水平。

2.4.6分子標記篩選、基因克隆與種質創新開展農業生物遺傳多樣性研究,發掘重要性狀的基因標記,克隆功能基因,創造新型種質材料,豐富遺傳資源基因庫。利用分子標記技術,研究山東特有生物資源的分子圖譜,構建智能化的種質指紋圖譜識別系統,建立以分子標記輔助選擇、轉基因技術和分子設計育種技術為主體的高效分子育種技術平臺。

2.4.7信息網絡建設按照統一的資源信息標準、數字化標準和網絡化標準,將資源實物、數據信息和網絡相結合,建立數據容量大、檢索查詢功能全、網絡服務方便快捷的信息化、現代化服務體系。

基于GIS、RS和GPS技術,建設農業生物資源原生地、資源圃、保種場、保護區和更新與繁殖基地自然與經濟環境空間管理系統,與共享服務系統融合,支撐農業生物資源信息化管理與服務。

2.4.8虛擬博物館建設建立和完善圖像處理、多媒體數據采集加工的規范,開展代表性、典型性資源的多媒體數據采集工作;運用三維數據還原、視頻、音頻等技術制作多媒體展品,實現對資源全方位的數字化表達;建立多媒體信息查詢系統,以“形”的方式實現對資源的檢索,建成山東省農業生物資源虛擬博物館,達到對社會公眾進行科普教育、資源保護宣傳和遠程服務的目的。