品种资源是生物多样性的重要组成部分,更是人类赖以生存和发展的重要物质基础。品种资源的遗传多样性越丰富,品种改良或选育的潜力也就越大。随着农、牧、渔、林业生产良种化程度的不断提高,生产品种的单一化及其遗传多样性的趋同化趋势明显。其潜在的危险,已经对农、牧、渔、林业生产,以及人类生产系统的可持续发展构成了严重威胁。保护品种资源,与保护土壤、水、空气一样,已经成为维护人类可持续发展的重要物质基础。
一、什么是品种资源
1. 什么是品种
品种(Breed)是指具有稳定遗传特征和一定经济价值的栽培植物或家养动物的群体,也称变种(Variation)。它是人类经过定向选择和培育,而创造出来的生产资料,它和阳光、土壤、水、空气共同构成了农业生产的最基本的物质基础。
狭义上的品种包括农作物品种(粮食作物、蔬菜、果树、油料作物、糖料作物、棉麻作物等)、畜禽品种(肉、蛋、奶、毛皮等用畜禽)、水产品种(鱼、虾、蟹、鳖等)、林业和牧草品种等。广义上的品种包括人类曾经利用过或正在利用的所有生物资源。优良品种的推广应用可以有效提高农牧渔林业产品的产量、数量和质量。只有不断地选育高品质、高产量和高适应能力的优良品种,才能保证农牧渔林业生产的持续稳定增长。
2. 什么是品种资源
品种资源(Breed Resources),又称遗传资源(Genetic Resources)或种质资源(Germplasm Resources),是指能够用于培育或创造新品种的所有生物资源。传统的品种资源包括该品种的野生种、野生近缘种、地方品种、育成品种和品系。随着育种技术的发展,尤其是基因重组、细胞融合、组织培养、细胞克隆等生物技术在育种实践中的广泛应用,能够用于品种选育的生物资源的种类和范围在不断扩大。胚胎、组织、生殖细胞、体细胞、DNA、基因等生物材料已经逐渐成为越来越重要的品种资源。按品种资源所属生物类群的不同,可分为动物、植物和微生物品种;按品种资源用途的不同,又可分为粮用、油用、纤维用、观赏用、肉用、蛋用、奶用等品种;按生产性能的专门化程度,又可分为专用品种、兼用品种和原始品种等。
小麦品种资源: 我国小麦品种资源包括,(1)小麦属的20多个种和大量的栽培种,如普通小麦、密穗小麦、圆锥小麦、硬粒小麦、波兰小麦、东方小麦等,其中普通小麦的类型相当多,如云南小麦、新疆小麦、西藏半野生小麦等。我国小麦地方品种约1.4万种。(2)小麦近缘属11个(全世界共15个),如大麦属、披碱属、冰草属、猬草属、新麦草属、赖草属、偃麦草属、鹅观草属、黑麦属、旱麦属和山羊草属等。(3)人工创造的小麦类新物种、异附加系、异代换系、易位系和其他特殊遗传材料,如六倍体小黑麦、八倍体小黑麦、八倍体小偃麦、七倍体小赖麦、六倍体和八倍体小簇麦及其他二倍体物种。特殊遗传材料有单体、缺体、双单体、不育系、恢复系等等。
据统计,世界保存小麦品种资源在1000份以上的种质库有30余座,其中仅位于墨西哥的国际玉米小麦研究中心(CIMMYT)就存有95,000多份。全球共保存小麦品种资源78.45万份,其中约三分之二为重复备份,估计全世界小麦品种资源约20余万种。
品种资源是育种的物质基础。育种学家已经逐渐意识到,育种工作实质上是对品种资源的再加工。只有拥有丰富的品种资源,育种工作才能够拥有充分的选择的余地,才能不断地选育出高品质、高产量和高适应能力的新品种,满足农牧渔林业发展的需要。
二、品种资源的形成
家养生物起源于野生的祖先,两者进化的机制虽然相同,但野生种和家养品种在不同环境条件和选择压力的作用下,各自沿着不同的方向进化。
在野生条件下,由于遗传、变异、自然选择的长期作用,整个生物界表现出由低级到高级、由简单到复杂的演化过程,形成了多样化的生物世界。自然条件下,生物朝着对环境更加适应的方向发展,其进化速度缓慢、遗传结构稳定、进化潜力大、抗逆能力强。由于地形、地貌、温度、光照、天敌等生态环境的复杂多样,野生生物通过适应辐射,形成了各具特性、丰富多彩的野生品种资源。野生品种资源是巨大的基因宝库,为新品种的选育提供了大量宝贵的基因素材。
野猪对野生环境具有很强的适应能力。野猪体形紧凑、行动迅速、机警敏捷,可以有效地逃避敌害和追捕猎物;野猪十分凶猛,可与虎狼抗衡;野猪皮肤厚硬,上面粘有树胶和沙粒,甚至可以抵御猎枪的射击和某些天敌的撕咬;野猪具獠牙,杂食、捕食性;……
家养生物生活在人工条件下,人工选择成为其进化方向的主导力量,而人工选择的标准主要是经济性状和人类的好恶。家养生物在遗传、变异和人工选择的长期作用下,通过定向选育,形成具有稳定遗传特征的品种或品系。这些家养品种或品系适应了在人工或半人工环境中生活,生产性能或者人类的一些喜好性状逐渐最大化。由于选择标准的多样化,家养生物逐渐形成了粮用、油用、肉用、蛋用、奶用、观赏用等不同品种或品系。
家猪比较适应人工饲养环境。家猪体形臃肿,生长发育快,生产性能高;家猪性情温顺、慵懒、反应迟缓,与虎狼相遇,只能任其宰割;家猪虽然也属于杂食性,但几乎失去了主动捕食其他动物的特性;……
自然选择促进野生生物对环境适应能力的增强,人工选择促使家养生物更加适应人类生产、生活的需要。自然选择保证了野生生物遗传结构的稳定和物种进化的潜力;长期的人工选择可以导致生物遗传结构的失衡和进化潜力衰退,最终可能导致选择的极限,甚至品种崩溃;自然选择作用的速度缓慢,以地质年代计,人工选择速度快,以年计。野生生物是家养生物育种的遗传资源宝库,家养生物是生物直接服务于人类生产、生活的主要形式。
地球上不同地域的生态环境千差万别,千万年来在各种环境中形成了多种多样的品种、品系、类型、野生种和近缘种,构成了丰富的品种资源宝库。成为品种选育、改良、复壮的基因来源,是维持人类生产、生活系统稳定运行的重要基础。所以说,保护、研究和利用品种资源具有重要的意义。
环境污染正在悄然改变地球上生物进化的方向
环境污染对生物进化的影响,是近年来人们开始注意到的一个十分严重的问题。局部的环境污染可以通过全球生物地球化学循环殃及全球的每一个角落,包括人类在内的所有生物都无法逃脱环境污染的危害。环境污染条件下生物进化的选择力量是环境污染物,只有能够抵抗和耐受环境污染的生物才能很好地发展下去,这种进化形式与人工选择条件下生物进化有相似之处,它可以促使自然界中生物进化的方向发生偏离,打破生物遗传机制的平衡、降低生物进化的潜力。如果说,人工选择主要影响人工培育生物品种(只占地球生物资源的一小部分)的进化的话,而环境污染与破坏对生物进化的影响却具有全球性。环境污染对生物进化的影响,可能会降低整个生物界的进化潜力、降低整个生物圈的功能、危及地球上所有生物的生存。
三、品种资源的价值
生物多样性直接为贫困地区的人们提供约80%的生存资源,而在发达地区这个比例也不少于40%。品种资源是生物多样性的重要组成成分,它虽然在生物多样性中所占的比例很小,但它却是与人类关系最密切、最直接的部分,直接影响农牧渔林业生产、人类生活与健康水平,是人类赖以生存和发展的重要物质基础。
品种资源是为生产提供品种的宝库。优良品种在农业生产中占有极其重要的地位。据估计,近几十年来世界农牧渔林业增产中,优良品种所起的作用约为20~30%。根据人们对产品数量、品质的不同要求,不同地区的环境条件(温度、光照、肥水、土质、疫病等)需要具有不同特性的品种。掌握的品种资源越多,生产者就更有可能选择到适宜的生产品种,并可以科学合理地进行品种区划、品种搭配,促进农牧渔林业的发展。
建国50年来,我国先后选育出农作物新品种5000余个,主要农作物生产品种进行了3~5次换代,每次换代都使产量提高10~20%,作物的抗性与品质显著提高。据估计,优良品种资源在育种中所起的作用约占50%。
品种资源是育种的物质基础。育种学家一旦确定了育种目标,就要从品种资源中选择亲本材料,如果没有适宜的亲本材料,就不可能选育出适应生产所需的优良新品种。从这个角度上讲,育种工作实际上就是对品种资源的科学加工。就目前的技术水平而言,人类还不具备创造基因的能力,只能在生物体之间转移、复制或修饰基因。因此,育种工作还只能建立在现有品种资源遗传多样性的基础之上。品种资源及其遗传多样性越丰富,育种工作者的天地也就越广阔。
以农作物品种的选育为例,凡是突破性的成就,都无不与关键性品种资源的研究和利用密切相关。例如,20世纪的50~60年代研究和利用矮秆基因,使水稻和小麦育种发生了革命性的变革,大幅度提高了水稻和小麦的产量,被称为“绿色革命”。20世纪70年代我国首先发现了水稻“野败”不育株,实现了杂交水稻的三系配套,使我国杂交水稻育种技术达到了世界领先水平。而在质量育种方面,自从发现了玉米Opaque-2高赖氨酸基因后,已经培育出一批比普通玉米赖氨酸含量高1~2倍的新品种;从油菜资源中筛选出不含有芥酸的品种Liho和含硫苷葡萄糖极低的Bronovski,从而开创了培育双低油菜新品种的先河。
“绿色革命”基因
“绿色革命”基因是指农业“绿色革命”中发挥关键作用的几个基因,包括:墨西哥国际小麦玉米中心开发的“农林10号”中的小麦矮秆基因Rht1、Rht2;菲律宾国际水稻研究所开发的“低脚乌尖”中的水稻矮杆基因Sd1;我国“赤小麦”中的小麦矮杆基因Rht8、Rht9,“矮脚南特”中的水稻矮杆基因以及野生稻中发现的“野败”型不育基因。
品种介绍:九斤黄
九斤黄(鸡),又名浦东鸡、三黄鸡。该品种体型大,体重可达到5kg,羽、喙、足均为黄色,是著名的肉鸡品种,被列为世界标准品种。19世纪中叶,九斤黄从上海先后被引入英、美、日等国。该品种以其硕大的体型、丰满的肌肉和喜人的外貌,在当时的英国引起巨大的轰动,造就了英国养鸡史上的“疯狂的九斤黄时代”。在美国九斤黄被称为“世界肉鸡之王”。以后的许多世界著名家鸡品种,如芦花鸡、洛岛红、洛岛白、澳顿黑以及名古屋鸡、三河鸡等,都是利用九斤黄的优良品质进行选育而成。
品种资源潜力的深度挖掘和利用,将成为新农业革命竞争的焦点。新农业革命关键性突破技术应该是高产、抗病、抗逆、高效水肥基因的挖掘。也就是说,品种资源优异基因的开发将成为新的农业科技的突破口,从而实现全新的生产效益型、资源节约型、环境保护型和食品安全型的农业革命。