“种”的繁体字为“種”,由“禾”和“重”组成。
“禾”意为禾苗,禾本科。三大粮食作物水稻、玉米、小麦均属禾本科,种植面积约占全球粮食作物的69%,出产粮食更占到89%。
“重”表示重要,种子是国之重器,当读音为“chóng”时,又体现出种子能够繁衍的特性。
5月14日,中国科学院院士、中国农业科学院作物科学研究所所长、国家农作物种质资源库主任钱前做客央视节目《开讲啦》,向大家科普了什么是种质,什么是种质库,同时解释了种质资源的重要性。
钱前院士做客央视节目《开讲啦》,现场向大家解释种子与种质的区别。点击本文最下方,左下角“阅读原文”,可观看节目视频。
颗粒饱满、粘稠软糯、香气扑鼻;简单粗暴、朴实无华、包装像“饲料”……近几年,中国农业科学院自主研制的一款燕麦片成了“网红产品”。少为人知的是,“这款燕麦片是中国农科院专家历经数十年,从国家农作物种质库的1492份燕麦资源中,经品质鉴定筛选出来的降脂专用燕麦品种”。钱前介绍,种子是种质资源的一部分,90%的种质都是种子。所有可稳定遗传的东西都属于种质资源,如无性系、块茎(包括生长茎尖)等。保存种质的地方,则被称为种质库。中国是种质资源大国,世界五大粮食作物中,水稻、大豆、谷子均源自中国,由中国人最先驯化种植。小时候的食味记忆总是更加深刻。如今,很多人发现西红柿没有了以前的味道。钱前表示,作物的高产基因和品质基因并非紧密连锁,过去为了吃饱,育种家在育种过程中往往会优先强调产量而在不同程度上忽略品质。为了找回儿时的味道。我国科学家收集了国内外400多个西红柿品种,从种质资源入手,挖掘出控制食味的数个关键基因,精准育成一系列优质西红柿品种,如中国农科院培育的“深爱”系列。种子是农业的芯片,种质则是芯片中的芯片。种质库则是遗传育种的“人才库”。依靠种质资源,中国的科学家们正通过杂交、分子设计等手段,将优异基因聚合在一起,从粮食作物到蔬菜水果花卉,创造出新的育种材料,最终育出突破性新品种,以满足人们对美好生活的追求。在浙江余姚的河姆渡考古遗址,科学家发现有大量种子化石和稻作遗存。表明长江流域是栽培稻主要的进化据点。以下栽培作物,肯定有种子的是?
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A、马铃薯
B、香蕉
C、椰子
市面上常见的土豆品种都是用块茎(种薯)繁殖的,但野生二倍体土豆是有种子的。野生香蕉也有种子。图为土豆的浆果和果实内的种子。
在粮食作物中,谁的野生亲戚最多?
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A、水稻
B、玉米
C、小麦
02
种质资源关乎人类未来
18世纪的爱尔兰,人口总量由300万迅速增加到800万,正是由于马铃薯这一高产农作物品种的引进。但自1844年,马铃薯晚疫病开始蔓延,由于品种缺乏遗传多样性,马铃薯大幅减产甚至绝收,直接导致了此后长达七年的“爱尔兰大饥荒”(1845~1851年)。
如今的爱尔兰依旧大量种植马铃薯,但已从种质资源中挖掘培育出各式品种,马铃薯晚疫病的大面积爆发基本不会发生。
一粒种子可以决定国家兴衰,种质资源关乎人类未来。
据钱前介绍,占城稻原产于越南,在宋朝初期传入中国。该品种有耐旱、早熟等优点,生育期仅六七十天,而一般水稻在120天左右。在此之前,北方主要种植小麦,南方主要种植水稻,占城稻可以说是早稻的雏形,一年能种两季甚至三季。占城稻有效提高了复种指数,稻米产量得以提升,宋朝的人口也因此大幅增加。钱前指出,水稻的进化、驯化,整个育种历史,都是从种质资源开始的。如今,世界上的稻米主产国都在使用中国的杂交水稻技术,养活的人口以亿计算。袁隆平等一大批农业科研工作者的辛勤耕耘,铸就了我国粮食安全的基石,终于使我们能够平视这个世界。猕猴桃原产中国,中国拥有大量猕猴桃种质资源。在科研工作者的努力下,目前已培育出大量品质优异的国产猕猴桃品种。新中国成立后,我国分别于1956~1957年、1979~1983年开展了两次农作物种质资源征集,保护了一大批资源。2021年3月,农业农村部启动为期3年的全国第三次农作物和畜禽种质资源征集调查,也是首次水产种质资源调查,“组织规模之大、覆盖范围之广、技术要求之高、参与人员之多,都是历史上没有过的”,农业农村部有关负责人此前表示。2021年9月,国家农作物种质资源库新库在中国农业科学院建成,并投入试运行。这是全球单体量最大、保存能力最强的国家级种质库,可以保存各类种质资源150万份,贮藏寿命最长达50年。作为保障粮食安全的战略资源,国家农作物种质资源库堪称种子的“诺亚方舟”。钱前介绍,目前国家农作物种质库现保存有340种农作物,涵盖“粮油棉”“果蔬茶”“糖桑草”等,在保存的52.1万份种质资源中,有28万份已经是自然界中没有的。钱前院士的微信头像是自己儿时三兄妹的合照,他(左一)手中紧紧捧着一把花生。
据悉,选择一个种质资源,标准包括颜值差异、个体大小和基因特异等。种子的“身份证”上有很多信息,仅水稻就有从产地到类型等28个护照信息”和130个农艺性状信息。一般来说,一年生农作物的种质资源需经过3~5年的鉴别才决定是否能入库,多年生更需要5~7年。在钱前看来,国家农作物种质资源库是保障国家粮食安全的大国重器,是作物种质资源的“人才库”,也是打赢种业翻身仗的“弹药库”。2016年中秋,一株名叫“小薇”的水稻“成功上天”,登上了“天宫二号”太空站。这是钱前团队培育的一种新型水稻品系,有生长周期短、株型和生物量小、空间利用率高等优势,可以像双子叶模式植物拟南芥一样,在实验室内进行大规模种植和筛选,并实现表型精确鉴定。“小薇”的生长周期仅46天(一般水稻品种在120天左右),株高只有一般水稻的四分之一,就和一支钢笔差不多高。
目前“小薇”已在实验室实现“立体种植”,钱前希望,有朝一日中国的粮食生产,从种子到稻米,也能实现工厂化、自动化。
大学毕业前一年,钱前在选修育种课时得知,中国科学院院士、作物遗传育种家鲍文奎在小黑麦多倍体育种上取得重大进展,为此深受鼓舞,开启了种质资源的创新工作。“把别人认为不重要的事,做成重要的事,就是创新。”钱前希望,年轻人在脚踏实地的时候也要仰望星空,一定要有想象,才能创新。对于人类来说,种子也分“优劣”,水稻界也有“差生”品种。钱前现场展示了一个水稻品种,由于纤维素含量低,该品种一掰就断。这种水稻在大田生产上属于“差生”。但“天生我材必有用”,在自然界,这种水稻反而因纤维素低,茎秆更嫩,成为鱼类的优质食物来源。如今农业生产里“稻鱼共生”模式广受欢迎,这种水稻也能有用武之地。有的水稻品种由于茎秆中纤维素含量低,一掰就断。对于人类来说,仿佛是个“差生”。
创新过程中,如何看待权威?钱前表示,权威是创新的基础,需要尊重权威,但也不要迷信,只有自己做了才能总结经验。在高产优质成为水稻育种研究的主流时,钱前团队也将目光锁定在“矮小”“分蘖少”等特性上。小薇就是团队培育出的一个有潜力用作实验室科研、工厂化粮食生产的品种。冰草与小麦是近亲,但存在生殖隔离。中国科学家花了将近37年,在冰草与小麦的远缘杂交上取得多个突破,成果把冰草的基因导入到小麦中,培育出多花多粒的小麦,增产15%左右。粮食的高产优质总离不开种质资源的保护创新开发利用。钱前希望中国能有更多年轻人加入到种质资源的研发队伍中,让中国由种质资源大国加速向种质资源强国迈进。在上世纪很长一段时间里,中国人的粮食都是按计划分配,出生证上,都会印有“粮已办”“米已购”等字样。钱前在节目现场向大家展示自己的出生证,上面印有“粮已办”“米已购”等字样。“那时候的粮油是战略物资,现在的人不用再为粮食发愁,这其中有多少人在做贡献。”节目主持人撒贝宁说。总有人默默为14亿人端牢饭碗,向千千万万农业科研工作者致敬!
记者丨张植宏编辑丨农财君
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