種質資源是一個國家的戰略資源，而種質庫就是守護資源的“諾亞方舟”。
有資料顯示，目前全球已建成1750餘座各類種質庫，收藏著740餘萬份種質資源。它們濃縮了這個星球上數百萬種動植物以及微生物的遺傳“密碼”，為保護地球生物多樣性備份，更為生物資源的開發利用提供基礎材料。
“冷藏艙內整齊地擺放著高大的支架，支架上放著幾十萬個密封管。那是種子庫，其中收藏了地球上幾十萬種植物的種子，這是‘方舟號’準備帶往遙遠的移民星球上去的……”
在科幻作家劉慈欣的小說《流浪地球》裡，搭載著種子庫的恆星際飛船“方舟號”航行在浩瀚宇宙中，儲存著地球生命的“火種”，寄託著延續人類文明的希望。
與“種子庫”這個通俗說法對應的術語是“種質資源庫”，簡稱“種質庫”。種質資源也叫做品種資源、遺傳資源、基因資源。小說中對其重要性的描述，放到現實裡，並無誇張，確實關乎人類命運和星球走向。
氣候變化、生境變遷、人類活動的影響……凡此種種，對地球生物物種構成重重壓力。一個物種一旦消失難再現。所以，把野生種質從瀕臨滅絕的境況中搶救出來，把珍稀種質放入“避難所”中保護起來，成為種質資源保護的首要任務。
近年來，我國持續加大種質資源保護和利用的力度。2021年中央一號檔案對農作物、畜禽、海洋漁業三大庫的建設進行了部署。去年9月，新國家作物種質庫建成並投入試執行。與上世紀80年代落成的原國家作物種質庫相比，新庫在容量上提升了數倍，配備了一系列先進的自動化技術裝置。
這座建築面積超兩萬平方米可容納150萬份種質資源的新庫究竟長啥樣，在執行管理上有哪些提升，庫裡的種質資源從哪裡來、如何儲存、怎麼用？帶著這些問題，記者走進坐落於中國農業科學院的國家作物種質庫。
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超能裝、超穩定的巨型“冰箱”
-18℃、溼度低於50%的低溫低溼環境，可供110萬份種子“冬眠”50年
從中國農業科學院東門進入，眼前一座新落成的白色5層樓建築就是新國家作物種質庫。
進入大門，陽光從五層挑高的中庭頂部投射到麥色的大理石地面上，由深色瓷磚砌成的篆書“種”字格外醒目。4層樓高的背景牆，一組黃色、綠色的菱形格造型交替，呈V字型排布向上鋪展，宛如一株飽滿壯實的麥穗挺立。
國家作物種質庫外景。資料圖
“篆書的‘種’字拆開來看，左邊是禾苗的‘禾’，右邊是重要的‘重’，一方面表明自古以來，作物對國家的重要性，另一方面也體現了種子對農業的重要性。整個建築呈傳統鼎狀結構，莊重典雅，寓意著國家作物種質庫是‘國之重器’，承擔著作物種質資源安全儲存的戰略使命與歷史重任。中庭背景牆上的圖案寓意著‘中國碗裝中國糧 中國糧用中國種’。”作物種質資源中心副主任郭剛剛道出了設計的用意。
新庫包括低溫種子庫、試管苗庫、超低溫庫和DNA庫四大區域。其中，最主要的區域要數存放種子的低溫庫。
種子是活的有機體，貯存的關鍵是控制其呼吸作用，主要要素是溫度和溼度。
低溫貯藏是目前種子類種質的最佳儲存途經，一般而言，含水量為5%-8%的種子，在-18℃、溼度低於50%的低溫低溼貯存條件下，壽命可延長到50年以上。
據介紹，低溫庫配備了先進的冷凍除溼機裝置，能做到每個庫區獨立自動控制、一用一備兩套裝置交替執行，使庫區長期保持在-18℃、溼度低於50%的低溫低溼環境。“10米高的單體庫上下溫差不超過2℃。”
透過監控畫面，記者看到了低溫庫的內景：存放種子瓶的藍色箱子一層層整齊碼放在立體架子上，儼然一座巨型種子“冰箱”。這個巨型“冰箱”由4個庫區組成，每個庫區包含32個10米高的立體架子，全部裝滿後，至少可容納110萬份種質資源，其容量幾乎相當於3個老庫。
不但容量更大，儲存方式更完善。
種質資源不光只有種子一種儲存形態。對於草莓、香蕉、馬鈴薯等無性繁殖作物的種質資源，一般會使用透過組培方式培養的莖尖作為儲存材料。新國家作物種質庫設定的試管苗庫可容納10萬份試管苗。
但試管苗處於一個動態生長的過程，過2-3個月就要繼代一次，想要使其不喪失，就要不斷進行人工擴繁，而-196℃液氮凍存可以讓組織進入休眠模式，就像為幼苗生長按下了暫停鍵，幾十年後取出依然可以復甦後直接利用。此時，可提供20萬份貯存庫容的超低溫庫就派上了大用場。
DNA庫則是以DNA方式儲存特有、珍稀、瀕危、野生種質資源材料，包括基因組DNA、基因組文庫等，方便後期提供分發利用服務。
郭剛剛表示，國家作物種質庫是作物種質資源長期安全儲存的“大本營”，它與1座復份庫、10座中期庫、43個種質圃、214個原生境保護點、1個種質資源資訊中心以及31個省（市、自治區）的省級中期庫和種質圃，共同構成了由國家主導的作物種質資源保護體系，在應對各類自然風險、保障國家糧食安全、維護中華民族永續發展發揮著不可替代的作用。
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高效、靈敏的“機器人”
每小時可自動搬運200箱種子，透過“聞氣味”就能判斷種子的“生死”
需要長期貯存的種子是怎樣入庫的？
在一樓大廳左側的工作區，作物種質資源安全儲存與資訊化創新團隊首席科學家辛霞研究員給記者講解、演示了種子分裝入庫的全套流程。
入庫前，種子要經過四間實驗室，透過處理、清選、生活力檢測、乾燥、包裝等10多道“關卡”，被運送到整理間裝瓶。
整理間的大熒幕上，種質瓶的執行軌跡一覽無餘：靈活敏捷的機器人將裝入各色種子、貼好標籤的瓶子送至傳送帶。進入傳送區後，上方的“蜘蛛手”會抓取瓶子，放入種質箱中的指定位置。工作人員透過電腦系統下達指令，箱子順著馬道就進入低溫種子庫，堆垛機按照收到的指令，將一個個箱子放到指定位置的立體架上。記者掐表一算，從裝瓶到入庫歸位，全過程耗時不到半分鐘。
種子處理間內的搬運機器人。祖禕禕 攝
“整個自動化存取系統正式執行後，每小時將可自動搬運200箱種子，每天可出入庫種子2000餘箱、單瓶種子3600餘瓶。”辛霞介紹。
種子入庫，它的儲存旅程才剛剛開始。
只有弄清楚每份種質的特性，才能精準對接“使用者”的需求，讓千辛萬苦得來的珍稀資源得到更加科學高效地利用。每份入庫的種子不但要經過“體檢”和篩選，還要對其生理特性、特徵性狀進行至少兩個生長季的評價和鑑定。
為監測入庫種子的活力，工作人員會定期對庫裡的種子進行“體檢”，這是靠一組可以感知種子氣味的電子感測器來完成的。透過靈敏的探頭，感測器可以分辨種子由“生”到“死”的代謝變化。這項技術的發明實現了種子的無損檢測，既減少了無謂的種子消耗量，又節省了人力。
自動化存取系統、冷凍除溼機裝置等技術裝備的升級換代，使種質資源管理、執行和服務水平得到進一步提升。對辛霞而言，這種變化帶來的最直觀感受就是“穿著棉大衣、登梯爬高的歷史一去不復返了。”
種質庫的建設歷史，反映著我國種質資源保護事業的歷程。辛霞說：“早年間，種子就是裝進紙袋、放在木頭抽屜櫃裡貯存，溫度、溼度都不可控，通常只能儲存兩到三年，甚至更短時間，需要經常性地進行更新繁殖，儲存條件不善或更新繁殖不及時很容易導致種質資源喪失。”
20世紀上半葉，一些留學歸國從事農業科學的先輩們就已經認識到種質資源的重要性，開始自發地收集一些作物種質資源。50年代中期至今，金善寶、董玉琛、劉旭三名院士分別牽頭組織了三次全國性的農作物種質資源徵集、區域性種質資源專項考察收集工作。1978年，國家作物種質庫動工，後在此基礎上發展建設成為國家作物種質糧食作物中期庫。1986年，原國家作物種質庫（老庫）落成，儲存容量40萬份……
經過一代又一代種質資源學者的艱辛探索，我國作物種質資源儲存總量在2020年突破52萬份，位居世界第二。
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種質資源裡的“種子選手”
跋山涉水“尋寶”，“過關斬將”入庫
這些種質資源都是怎樣收集入庫的？
作物種質資源中心副主任方溈以小麥為例，給記者講解了種質資源收集編目入庫儲存的流程。
為保障原始種質資源的遺傳多樣性與遺傳完整性，每個品種需要從不少於300個單株上收集種子。而後，在田間種植2-3年，保障種子的遺傳穩定性。在此期間，對生育期、產量、性狀等20餘個指標進行詳細記載。最後，在確認表型、性狀與已編目種質存在顯著差異後，才可“收編”。為保障種子的生活力和遺傳完整性，種子量達到250g、發芽率>90%的品種才可入庫儲存。
“經過這樣的步驟，入庫儲存一份一年生作物種質資源需要3-5年時間，入圃儲存一份多年生作物種質資源需要7-10年時間。”方溈介紹，為了保障作物種質資源收集、儲存、鑑定、創新工作標準化、規範化和全程質量控制，我國在國際上率先研製了296類作物種質資源描述規範、資料標準和資料質量控制規範894個，不僅促進了儲存資源數量與質量的同步提升，亦為今後有效利用和種業持續發展奠定了堅實基礎。
常規品種的種質資源收集尚且需要如此長期的過程、繁複細緻的工作，何況那些“藏在深山無人識”的珍稀品種。可以說，幾乎每個珍稀品種的被發現、被收集，都有故事。
浙江“東陽紅粟”的發現就是一段“傳奇”。
2017年，東陽市開展第三次全國農作物種質資源普查與收集行動時，東陽縣原農業局種子管理站普查人員陳小央偶然在白雲街道里塢門小區外的廢墟上發現一片紅殼粟，詢問當地人後得知，這是退休教師吳廣仁的“寶貝”。三四年前，有人給吳廣仁送了一些紅粟米，他發現這紅殼粟比黃粟米糯性好，就自己種來吃。
陳小央瞭解到，這種紅殼粟在40年前曾經廣泛種植，是做東陽傳統美食粟米糖的最佳原料。但由於種植效益低，慢慢淡出了大多數人的視野，只有個別農民出於個人喜好還少量留種種植。
留住一地瀕臨滅絕的農業珍稀資源，看似是普查人員“多看了一眼”的偶然，實則是他們經年累月辛苦付出的必然。
2021年農業農村部公佈的農作物十大優異種質資源中，有一個“永興168964棉花”，可追溯到數百年前地理大發現時代或更加古老的年代，對深入瞭解陸地棉的馴化歷史和拓展遺傳多樣性具有重要意義。它就是中國熱科院副院長、研究員劉國道帶領科考隊員三赴海南三沙市科考的重大收穫。
從事了30多年熱帶牧草研究的劉國道熱衷種質資源工作。他講起，在山區採集種子、標本，遭遇泥石流、塌方、滾石等地質災害都是家常便飯。2020年9月，接到劉旭院士的電話，希望他能帶隊到三沙採集一些資源，補全我國的種質資源版圖空白。島上沒有淡水，他們只能靠從植物中取水，頭一次登島後就遭遇了翻船落水、海上漂流40多分鐘的兇險。即便如此，他們義無反顧，共採到符合入庫標準的種質5份，其中就包括“永興168964棉花”。
記者瞭解到，截至2020年，第三次全國農作物種質資源普查與收集行動已全面完成2323個縣的普查與徵集，491個縣的系統調查與收集，累計收集各類資源已超過10萬份，發現了一批優異、珍稀、特有的地方品種和野生近緣種。
“在我國儲存的52萬份種質資源中，約28萬份已經在野外、生產上消失或絕種。”方溈表示，對於每個國家乃至全人類來說，種質資源都具有不可估量的價值。
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“遺產”大放異彩
尋找回來的“老味道”，面向未來的“新突破”
新庫大堂的展廳裡擺放的幾根大小粗細不一、顏色各異的玉米引起了記者注意。其中，有的籽粒外面包裹著一層硬殼，有的籽粒又硬又小。郭剛剛介紹說，前者是沒有馴化完全的半野生品種，後者是製作爆米花的上好原料“爆裂玉米”，它們的價值恰恰就在於獨特、少見。
地大物博、物種多樣，為我國農作物種質資源收集儲存提供了豐富的源泉。
隨著相關工作的長期有序開展，我國種質資源儲存數量穩步提升，多樣性也日益豐富。目前，大豆、油菜、野生稻、野生花生、茶、紅麻、大蒜、茶樹、山葡萄、桑、棗等作物種質資源保有量已居世界第一。
這些來之不易珍貴種質資源，如何利用，效果怎樣？
郭剛剛說，以長期庫為核心，透過中期庫和種質圃向社會提供種質資源的共享利用，主要用於科學研究、新品種培育和生產直接應用等。
近幾年在市場上大放異彩、有“雲南第一米”美譽的遮放米就是從種質資源庫中“找回來”的。
遮放米產自雲南芒市遮放鎮遮放盆地，色澤白潤，清香可口，明朝時就是“貢米”。但由於產量低，生產上已絕種多年，所幸在種子庫中儲存了下來。後來，有企業從歷史資源中發現了這一優質水稻品種，開始引種恢復種植，並進行產業化開發。在龍頭企業帶動下，遮放米實現了產供銷一體化生產，帶動了數萬種植戶增收致富。
近年種質資源創新領域的一項重要突破——小麥—冰草遠緣雜交技術，是挖掘種質資源中優異基因的代表性案例。
冰草及小麥—冰草新品系麥穗標本。祖禕禕 攝
冰草屬植物是小麥的近緣野生種，具有多小穗、多小花的大穗特性，極強的抗寒抗旱性，以及對多種小麥病害表現出高度的免疫性，被業界視作小麥改良的最佳外源供體之一。中國農科院麥類資源創新團隊首席科學家李立會研究員帶領團隊聚力攻關，歷時30餘年，透過一系列育種技術創新，突破了小麥與冰草屬間的遠緣雜交障礙，創制出小麥—冰草新品系，為我國小麥高產育種提供了突破性種質。而這一技術突破所用的冰草，就是40多年前董玉琛院士帶領李立會研究員等師生和員工陸續收集的。
越來越多曾在種質資源庫中“酣睡”的種子被喚醒，釋放活力——
國家果梅楊梅種質資源圃透過對收集的100多份資源進行鑑定，篩選出沒有雌蕊敗育的特異資源，有效解決了果梅產量和質量的瓶頸問題，培育出的品種成為安徽、福建等地的果梅主栽品種；
國家麻類種質資源中期庫篩選出的環境型專用黃麻種質，經湖南長沙錦農、索尼凱美高電子合作開發，為治理南方重金屬汙染土地開闢了綠色新途徑；
甘肅隴南核桃研究所培育的“紅核2號”新種質，打破了美國在紅仁核桃育種方面的專利壟斷地位……
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推動種質資源永續保護利用
管理依法有序，執行最佳化穩定
多年來，我國作物種質資源管理、執行體系隨著農業不斷髮展的腳步也在發展，其執行機制不斷完善。
2000年《中華人民共和國種子法》實施以來，我國作物種質資源管理正式進入依法管理階段。2015年《全國農作物種質資源保護與利用中長期發展規劃（2015—2030年）》釋出，明確了以安全保護和高效利用為核心的總體工作思路，提出三個體系、四項主要任務和五大重點行動計劃。在農業農村部的指導管理下，國家層面已經形成了以長期庫為核心，復份庫、中期庫、種質圃和原生境保護點為依託的國家級作物種質資源保護利用體系。
種質資源是一個國家的戰略資源，而種質庫就是守護資源的“諾亞方舟”。全球發達國家無一例外地都將種質庫建設，特別是對農業種質資源儲存進行前瞻性規劃、戰略性佈局。
有資料顯示，目前全球已建成1750餘座各類種質庫，收藏著740餘萬份種質資源。它們濃縮了這個星球上數百萬種動植物以及微生物的遺傳“密碼”，為保護地球生物多樣性備份，更為生物資源的開發利用提供基礎材料。
郭剛剛表示，隨著環境氣候條件的劇烈變化、國際交流的加強、種質資源研究的深入，國際社會對於種質資源保護利用的關注和認識程度不斷加深，總體呈現出考察收集全球化、儲存保護多元化、鑑定評價精準化、基因發掘規模化、種質創新目標化、共享利用主動化等發展趨勢和特徵。
國際作物種質資源合作正在加強。例如，聯合國糧食及農業組織（FAO）的糧食和農業遺傳資源委員會，基於《糧食和農業植物遺傳資源國際條約》，建立了一個遺傳資源獲取與惠益分享的多邊體系，提供64種作物的遺傳資源供全球利用者獲取利用並分享由利用產生的惠益。挪威政府建設了“全球種子窖”，為世界各國種質庫備份儲存種質資源樣本。
工作人員在實驗室內對種子進行分裝入庫。資料圖
不少國家逐步建立了由國家主導、法律法規保障的作物種質資源管理和執行體系。例如，美國國會在1990年批准了國家遺傳資源計劃，從機構組成、人員隊伍、網路建立與維護以及經費等方面給予持續支援。日本在1985年啟動了國家種質庫專案，對種質庫專案提供強有力財政支援，並配備了穩定的人員隊伍。
結合我國種質資源管理的實際，借鑑發達國家和國際機構的經驗，郭剛剛建議，進一步完善法規和制度，守好生物安全和資料安全的底線，有序推進種質資源依法管理。加強組織領導和科學決策管理，充分發揮國家種質資源委員會的作用，強化對體系建設與執行的諮詢決策和管理監督，研究制定國家種質資源中長期發展規劃和政策。完善種質資源資訊化管理體系，建設開放共享平臺，促進優異資源共享利用。此外，還要強化種質資源保護設施的執行保障，建立多元投入機制，加強國際交流等，以此推動作物種質資源保護利用向更安全、更科學、更規範、更高效的方向發展。
作者：農民日報·中國農網記者 祖禕禕 房寧
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