中國農科院國家作物種質庫一間操作間裡，透明的培養皿中，放滿了剛剛發芽的白菜種子，工作人員正在對收集來的白菜種子進行發芽率檢驗，發芽率超過85%的種子，即為合格。合格的種子，在重新包裝、標識之後，就會入庫儲藏，在-18℃的儲藏庫中，它們可以保存50年，仍舊保持著合格的發芽率……近日，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。要尊重科學、嚴格監管，有序推進生物育種產業化應用。」為此，新京報記者探訪了國家作物種質庫，邀請專家解讀，現代種質庫如何保護和利用種質資源。
國家作物種質庫。新京報記者 王巍 攝
留住那些消失的種子
種質，是指攜帶生物遺傳信息且具有實際或潛在利用價值的載體，包括種子、花粉、芽等多種形態。豐富的遺傳物質是生物演變和進化的基礎。
作物種質是農作物的遺傳資源，不同的組合配比，不斷地產生新的生物品種。不過，隨著現代農業的發展，栽培種迅速擴張，越來越多的傳統品種、地方品種在快速消失在自然界中，作物品種越來越單一。數據顯示，當前，我國地方品種已經消失了97%以上。
作物種質庫是保護作物多樣性的重要措施，它留住了那些自然界已經消失或即將消失的作物基因，也為未來的作物育種提供了豐富的基因資源。
記者在位於北京北三環的國家作物種質庫中見到，來自全國各地的作物種質都被集中在這裡，經過檢測、標識等入庫前處理之後，最終進入這個龐大的種質庫中，像「冬眠」一樣，在低溫環境中被長期保存。
即將入庫的種子，都要進行發芽率檢測，合格的才會入庫儲存。同時，存庫的種子，每隔一段時間也要進行檢測。新京報記者 王巍 攝
這裡只是作物種質保存的一部分。中國農科院作科所資源中心主任李立會告訴記者，作物種質的保存，是一個完整的體系，包括種質庫和種質圃，用於保存不同形態的種質資源，種質庫主要保存種子等，種質圃則保存果樹、蔬菜等多年生無性繁殖的品種。
種質庫本身也並非只有一座，而是按照功能差異，分為多個不同的庫。有用於保存的長期庫，還有防範風險的復份庫，為科研提供資源的中期分發庫，以及原生境資源保護點、種質資源信息中心等。
據介紹，目前，我國種質資源保護體系中，包括位於北京的長期庫1座，位於青海的復份庫1座，分布全國的中期分發庫10座，還有同樣分布全國的種質圃43個，原生境保護點205個。
種質庫的科幻之旅
糧食、棉花、水果、蔬菜、油料作物……國家種質庫中，保存了國內外絕大部分仍在種植和已經不在種植的作物品種。
在一間倉庫中，記者看到，無數透明的玻璃瓶整齊地擺在架子上，每個瓶中都有一截嫩綠的莖尖，倉庫裡有控制照明、溼度、溫度的設備。作科所副研究員尹廣鵾告訴記者，這是試管庫，主要保存土豆、紅薯等無性繁殖的品種。倉庫中長期保持著合適的照明、溫度、溼度等，保障它們存活的同時，控制它們用最慢的速度生長。即便如此，每隔一段時間，就要重新處理一次，只留下保存遺傳物質的莖尖。
試管庫外面，還有幾個大小不等的罐子，是超低溫保存的設備，罐子裡裝著液氮，溫度達到-196℃，主要保存花粉等正常條件下難以保存的種質資源，「花粉在自然條件下，普遍只能存活幾分鐘，所以需要超低溫保存，保證它能夠保存足夠的時間」。
種子形態的種質資源，則主要保存在-18℃的庫中，也是種質庫最大的儲存倉庫。
記者看到，倉庫有兩部分，入口處是一個很小的適應間，溫度比外面低，但沒有達到-18℃。入庫或出庫的種質資源，會在這裡停留15天左右，適應溫度的變化，然後才會進入下一步操作。
-18℃的冷庫中，種子可以保存50年以上。新京報記者 王巍 攝
倉庫中，擺滿了四五米高的架子，裝在小金屬罐裡的種子被整齊地擺放在架子上，兩排架子之間的縫隙很小，要通過機械才能挪開架子，讓工作人員進入存取。尹廣鵾告訴記者，自1986年建成以來，這個庫中就一直保持著-18℃的溫度，從未變過，這裡所有的設備，都有雙重備份，以保障種質庫環境的穩定。
除了這些保存方法外，還有一種科技含量更高的保存方式——全基因組保存。李立會告訴記者，這些年來，隨著基因組學的發展，越來越多品種的全基因組被檢測出來，這樣的情況下，就可以進行全基因組保存，比如某些珍稀品種、繁殖困難的品種等，就可以通過這種方式保存。
國家種質庫設計容量為40萬份。過去34年中，經歷三次作物普查和徵集，成為世界第二大作物種質庫，迄今保存了超過52萬份的作物種質，已經遠遠超出了設計容量。而且，儲存數量還在以每年2萬份左右的速度增加。
李立會告訴記者，一座新的種質庫正在建設，預計到明年8月份就可以試運行。新庫使用了更多的科技設備，將是一個全自動的智能庫，設計容量為150萬份。屆時，更多的作物種質資源將會得到更好的保存。
保護過去就是保護未來
在科幻作品《流浪地球》中，科學家們在空間站冷藏了1億顆農作物種子，以防備環境的變化導致作物滅絕。事實上，現實中的作物種質庫，儲存的種質遠超電影中的數量。而且，除了防備滅絕之外，種質庫還承擔著更重要的工作，為作物育種提供基礎資源。
我國每年推廣種植的農作物品種超過5000個，主要糧食作物幾乎全部為自主選育品種，中國糧用中國種，其中，種質庫的作用不可忽視。
位於北京的種質庫是一座長期庫，其主要功能是保存物種，在全國各地，還有10座中期庫。李立會告訴記者，這些種質庫，每年分發的種質資源超過8萬份，供全國各個科研機構使用。
李立會所在的作物科學研究所，也承擔著育種的工作。他告訴記者，在自然界中，人類活動的擴張導致了野生種快速滅絕，而在種植環境中，現代栽培種也在快速替代傳統品種和地方品種。現代栽培種抗性更高、營養更豐富、產量也更高，在種植效益上，遠遠超過傳統品種和地方品種。那麼，為何還要保存那些品種呢？
中國農科院作科所資源中心主任李立會。新京報記者 王巍 攝
「現代栽培種確實種植效益更高，但在基因上，卻具有越來越高的遺傳一致性，」李立會解釋說，「這使得作物抗風險的能力降低了。簡單來說，如果在一個區域、一個國家甚至全球，都只種一種作物，一旦出現短時間難以解決的威脅，比如某種新的病蟲害，就可能導致災難性的後果。」
單一作物造成的風險，其實人類早已經歷數次，19世紀40年代，愛爾蘭馬鈴薯晚疫病爆發，餓死近百萬人，愛爾蘭人口銳減四分之一。上世紀70年代，美國玉米小斑病爆發，導致美國玉米減產165億公斤。
多樣且優秀的品種，是防範類似災難的有效措施，而要育成更多更好的品種，則需要一個龐大的基因基礎。「我們的研究發現，地方品種中，81%的品種具有遺傳異質性，也就是說，它們蘊含著更豐富的遺傳基因。地方品種可能確實產量不高，但它們可能蘊含著許多在某一方面特別優秀的基因，科學家們在育種時，在一個豐富的基因庫中尋找到這些基因，然後不斷培育出更好的、適應不同環境的品種」。
失去的味道其實並未消失
雲南芒市遮放鎮，一種名為「毫目細」的大米被稱為「頂級大米」。在過去曾是貢米，被稱為「遮放貢米」。在今天，每斤可以賣到數百元。這種只在遮放生長的大米品種，在過去幾十年中，一度消失。
不過，消失的遮放大米，並沒有真正滅絕，在國家種質庫中，仍保存著「毫目細」種子。當地申請將早年存入的種子取出，重新繁育，使得「遮放貢米」再次面世，如今已經在當地形成了年產值4億多、幫助當地農民增收近3億元的產業。
類似的還有陝西千陽縣的桃花米，這是一種種子形似桃花的大米，上世紀90年代後逐漸消失，2008年，當地從國家種質庫引回該種子，使桃花米重現人間。
「現代育種，尤其是我們這樣一個人口大國的育種，首先考慮的往往是高產、高營養等因素，保障我們的糧食安全，這是沒有問題的，」李立會說，「不過，近年來，隨著生活水平的提升，也有一些人開始追求口味、風味等，所以，一些傳統的作物也逐漸受到重視。它們可能產量不高，或者在其他方面有缺陷，但卻具有某種特殊的風味，被人們懷念。在今天，有條件的情況下，這些古老的品種，也有了自己的市場，一方面滿足不同的需求，一方面還可以為脫貧致富、幫助農民增收做出貢獻」。
除了大米，還有西紅柿、桃、黃瓜等，近年來都出現了很多傳統品種，它們以「小時候的味道」吸引了不少消費者，也形成一個獨特的小市場。
此外，許多作物還被開發出不同的功能，如觀光、保健等，在國家種質庫，就有過許多這樣的經歷。李立會介紹，「在觀光農業中，一些花用的作物受到重視，比如桃，以前人們選擇栽培的品種，考慮的是果實的品質好不好。但在觀光農業中，人們會考慮它的花好不好看，什麼時候開。在一片桃林中，如果種植花期不同的桃樹，就可以延長觀賞的時間。還有多彩的油菜花、芝麻花等，都有類似的情況。在保健食品業裡，一些傳統的作物，也被發掘出比較好的保健作用，因此重新受到青睞」。
未來仍需加強人才隊伍建設
過去數十年中，無數科技工作者，為保護作物種質資源做出了巨大的貢獻。然而，種質資源的保護和利用，是持續性的工作，在未來，仍需要社會方方面面的努力。
人才是當前種質資源保護和利用首要的問題，李立會告訴記者，「種質資源保護是公益性的，而且是一個長期且重複的工作，要不斷地搜集各種不同的種質資源，然後鑑定優異的基因，妥善地保存。這和當前的科研評價體系，有一定的錯位。這些年來，我們國家已經出臺了許多相關的文件。未來要吸引更多的人才，需要不斷地落實這些文件，也需要更進一步改革和優化評價體系，使從事種質資源保護的科研人員，能夠獲得更多的認可」。
國家種質庫。新京報記者 王巍 攝
在種質資源利用方面，也需要更有效的利用方式，「利用和利用效果，是兩個不同的概念，我們搜集到了好的資源，鑑定出優質的基因，但是否能夠以此為基礎，培育出更好的品種，取決於利用效果。舉例來說，上世紀50年代，我國引進了碧玉麥，和本土品種螞蚱麥組合雜交，當時很多科學家都是用這兩種雜交。但只有當時西北農學院教授趙洪璋培育出了碧螞1-6號6個品種，其中碧螞1號是迄今為止我國推廣種植面積最大的小麥品種」。
如何才能提升種質資源利用的效率，培育出更多的「中國種」，李立會認為，這需要更多的科研人員做出更多的努力，也需要在育種研究的評價體系中，做出更多的改革和完善。「比如智慧財產權的問題，科研評價的問題等。在發達國家，一個新品種的育成，大概需要10-15年的時間，這個周期很長。但我們的科研評價體系，評價的周期沒有這麼長，在未來，應該考慮進一步深化改革，使得科研人員有動力、有耐心花費更長的時間、付出更多的精力去培育新品種。此外，對於育成一個新品種，如何保護智慧財產權也是需要思考的，如果智慧財產權保護不力，也就同樣缺乏育種的動力」。
困難不止存在於育種研究中，種質資源保護同樣如此，「種質資源保護，不只是收集、保存，還有鑑定、尋找優質基因、創製新種質等工作，這些科研工作，同樣需要智慧財產權的保護。」李立會說。
新京報記者 周懷宗 攝影 王巍
編輯 張樹婧 校對 李世輝