院士谈：中国作物种质资源的发展史

编者按

    2018年12月20日，为纪念中国改革开放四十年，农业农村部种业管理司在北京召开了“中国种业改革40年座谈会”。会上，中国工程院院士刘旭做了“四十年改革开放  几代人梦想成真—中国作物种质资源40年发展巨变”的主题报告，对中国作物种质资源的创立与发展进行了回眸，并提出未来发展目标。此文根据刘院士的报告进行整理，已征得作者同意。

中国作物种质资源研究工作起步于20世纪50年代，实现了从无到有的跨越，随后进入了长达近20年的停滞与徘徊阶段。1978年党的十一届三中全会吹响了中国全面改革开放的号角，迎来了作物种质资源科学的春天。通过40年几代人的努力，进行了大规模的资源收集与对外交换，完成了50万份种质资源的安全保存，开展了大规模的鉴定评价工作，有力推动了作物育种的提升与农业生产的发展。

今年是改革开放40周年，也是原中国农业科学院作物品种资源研究所成立40周年，更是中国作物种质资源突飞猛进的40年。四十年改革开放春华秋实，几代种质资源人梦想成真，中国从种质资源落后国家，已经发展成为位于世界前列的种质资源先进大国，向种质资源强国不断迈进。

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中国作物种质资源的起步

              与徘徊

中国历史悠久、民族多样、生态环境复杂、农业文明连续，在长期的自然选择与人工选择的共同作用下，形成了丰富多样的作物种质资源，是一个名副其实的种质资源古国、富国。但是自从19世纪40年代开始，中国沦为半殖民地半封建的国家，外受列强侵略与掠夺、内受反动统治的压迫与奴役。对于作物种质资源，国家无力收集与保存、民众也毫无保护意识，丰富的种质资源只能散落在小农经济的山野田地中或自生于林间水塘边。历史到了20世纪上半叶，一些留学归国从事农业科学的先辈们，以丁颖、金善宝为代表的科学先驱，利用工作之余、假期之闲自发地收集了一些作物种质资源，保存于实验室、仓库或田间，尽管也做了一些研究，囿于当时条件所限，很难有计划、有系统地进行收集与保护，更谈不上为育种与生产服务。在金善宝、戴松恩等老一辈科学家呼吁下，1955-1956年由农业部连续发文征集全国农作物种质资源。到1959年，共征集各类作物种质资源21万余份，并分散保存于中国农业科学院和各省相关农业科研院所中。

1959年，中国作物种质资源奠基人董玉琛从苏联瓦维洛夫研究所留学归来，分析了中国作物种质资源的现状，于1960年提出“作物品种资源”的概念，标志着中国作物种质资源学科开始形成；1962年，由金善宝、刘定安二位先生为主编出版了中国第一本作物品种志——《中国小麦品种志》，至此实现了中国作物种质资源从无到有的飞跃。

“文革”开始后，作物种质资源也进入了徘徊与停滞阶段。直到20世纪70年代初，在周恩来总理主持下，社会秩序和国民经济有所好转时才得以恢复。主要表现在1972年中国农业科学院建立了国际引种组，1973年农林部提出组织作物品种资源专业性考察，1974年由当时下放到北京市农林科学院的董玉琛先生牵头，开始小麦种质资源编目工作，1975年农林部批准在中国农林科学院建立一座种质库用以保存50年代征集的种质资源。但终究由于当时“文革”还在进行，干扰还很严重，进展很慢，时进时退。

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作物种质资源的全面发展与体系建立

历史的时针到了1978年3月，中央召开了全国科学大会，标志着科学的春天来了。邓小平在会上庄严宣告“知识分子是工人阶级的一部分”“科学技术是第一生产力”，在科技工作者中引起了极大共鸣和反响。随之农林部于1978年4月18日批准在中国农业科学院成立作物品种资源研究所，中国的作物种质资源研究工作正式进入了科学的春天。1978年12月18-22日，党的十一届三中全会召开，标志着中国改革开放正式拉开序幕，作物种质资源事业开始全面腾飞，跃入新阶段。

2.1  建立研究工作体系，全面收集种质资源  1979年2月，全国农作物品种资源科研工作会议召开，制定了《全国农作物品种资源科研工作会议情况报告》和《全国农作物品种资源工作暂行规定》等4个文件，并由农业部、国家科委转发。确立了“广泛收集、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用”20字工作方针，有力地促进了全国研究工作体系建立与工作开展。

1980年1月，中国农科院品资所举办全国作物种质资源培训班；2月召开了全国作物品种资源考察和征集工作汇报会。在此形势下湖北、山西、广西等一些省（市、区）分别成立了作物品种资源研究所，中国农业科学院水稻所、棉花所、油料所等十几个以作物为主的研究所分别建立了种质资源研究室。形成了全国作物种质资源研究协作网，并明确了各作物种质资源的牵头单位。至此形成从中央到地方，从作物牵头单位到作物负责单位的矩阵式全国作物种质资源研究工作体系，种质资源工作得以快速、稳定、持续的发展。

中国农业科学院作物品种资源研究所成立之后，在全国科技人员配合下，对50年代征集的资源进行了活力测定和摸底排查，结果发现原有21万余份资源只有16万余份还有发芽能力，损失了约25%。在此情况下，在国家科委、农业部大力支持下，1979-1984年进行了全国作物品种资源补充征集工作，经初步整理共补征到60多种作物的11万余份种质资源，连同50年代征集的还具有发芽能力的资源共计27万余份。与此同时，在农业部与国家科委的大力支持下，陆续组织开展了云南、西藏等地区的综合考察和牧草、果树、野生稻、野生大豆、小麦野生近缘植物等全国专业性考察，连同“七五”的神农架及三峡地区、海南岛，“八五”的大巴山（含川西南）、黔南桂西，“九五”的长江三峡库区、赣南粤北等地考察，共计收集8万余份种质资源。

中国作物种质资源的国外引种工作有目的开展始于1972年中国农业科学院成立国际引种组，发展于改革开放之后。为了充分发挥国外引种的作用，有计划地引进和对外交换作物种质资源，同时防止我国珍贵资源无序外流，急需加强管理。在此形式下，中国农业科学院作物品种资源研究所成立后，及时制定了《农作物品种资源对外交换和国外引种的暂行管理办法》，为我国作物品种资源对外交流有章可依发挥了积极作用。至2000年底，从国外引进各类种质资源共计7万余份，丰富了我国作物种质资源的多样性。

2.2  创建国家保存体系，长期保存数量居世界首位  1975年农林部决定在中国农业科学院内建立一座长期保存库（简称Ⅰ号库，北库）。恰好美国洛氏基金会也有意向与中国合作，建设一座国际先进水平的国家作物种质库（简称Ⅱ号库，南库）。1980年中国农业科学院与洛氏基金会达成协议，在洛克菲勒基金会（125万美金）、国际植物遗传资源委员会（10万美金）、国家计委（460万元）、国家科委（340万元）的支持下，种质库的建设于1984年动工，1986年落成，1987年4月30日开始试运行，1988年7月1日正式投入运行，开始长期保存种质资源。

为了完成我国种质资源入库长期保存，以中国农业科学院作物品种资源研究所为主持单位，以作物为主线，组织全国30个省（市、区）的400多个科研教学单位，1500余位科研人员多作物多学科协作。共完成33.2万份种质入库，包括160多种作物，涉及30余科160余属500余种（含亚种），还有一批野生种和特殊遗传材料得到入库保存，种子经过前处理净度达98%以上，发芽率达85%～90%以上（野生种和特异种质除外），种子含水量5%～7%，种子入库质量及速度均是国内外前所未有的。

在此基础上，1992年在青海西宁建立了国家作物种质复份保存库，用于复份保存长期库保存的全部种质。在此期间，中国农业科学院相关研究所分别建立了水稻、蔬菜、棉花、油料、牧草、西甜瓜、麻类、烟草、甜菜以及国际交换库等10座中期库，用于中期保存并负责向全国分发利用；同时全国还建立了32个种质圃，保存了全国各地的多年生和无性繁殖作物4.7万余份。由此中国创建并形成了世界上唯一的长期库、复份库、中期库、种质圃相配套的种质保存完整技术体系，使我国成为名副其实的种质资源大国。

2.3  创立鉴定评价体系、分发利用服务育种与生产  为了更好地利用作物种质资源服务作物育种与农业生产，对现有种质资源进行鉴定评价就成了当务之急。早在1980年，我国农业部与联合国粮农组织就如何使用联合国开发计划署（UNDP）援助我国25万美元事宜签署了技术合作协议。在此基础上，在农业部、财政部、科技部的支持下，中国农业科学院作物品种资源研究所陆续建立了品质分析、抗逆鉴定、抗病虫鉴定以及引种检疫等几个种质资源鉴定评价实验室，全国各地方也纷纷筹建了一些种质资源鉴评实验室，形成了全国种质资源鉴定评价研究工作体系。

 我国的作物种质资源鉴定评价工作，全国共有1000余名科技工作者参与，通过“七五”“八五”“九五”三个五年计划的实施，从育种、科研、生产实际需要出发，研究制定了统一的性状鉴定标准，按标准对每份种质进行2~3年的性状鉴定，每种作物的鉴定性状一般为40～50个。经对上述鉴定数据进行整理，编撰出各种作物的全国种质资源目录60册，并对综合评价出的优异种质，编撰出作物优异种质目录12册，供国内有关单位使用。经多年多点多学科综合评价和改良创新，从评价出的单项性状优良的5万余份种质中，进一步综合评价和改良创新出多项性状优异的种质1475份，利用其中713份直接作为品种推广或亲本，由育种家育成新品种800余个。据全国12个省和中国农业科学院5个专业所从1981-2000年期间的不完全统计，20年间直接利用优异种质资源168个，累计推广面积5.52亿亩，增产136.71亿公斤，新增效益203.66亿元，用作亲本育成品种427个，累计推广面积33.54亿亩，增产829.16亿公斤，新增社会经济效益1647.63亿元。

经过20余年的努力，我国作物种质资源在收集、保护、评价与利用各方面均取得了世界瞩目的巨大成就，并在世界种质资源占有很重要的地位，成为世界上除美国与俄罗斯之外的又一个作物种质资源大国，因此先后获得包括国家科技进步奖一等奖在内的国家与省部级奖励100余项。

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中国作物种质资源进入新时期，深入研究提升水平成为主题

历史的时针拨向21世纪，在改革开放之初进入大学学习和进入研究生院深造的一批学子经过十几年的历练，传承了老一辈种质资源工作者扎实奋进的优良传统，在董玉琛院士的引领与指导下,开始走向种质资源研究的舞台中心，逐步成为中国作物种质资源深入研究、提升水平和共享利用的主力军，并将种质资源研究推进一个新的时期。

3.1  查清种质资源本底多样性，创新种质资源技术指标体系  提出了粮食和农业植物种质资源概念范畴和层次结构，首次明确中国有9631个粮食和农业植物物种，其中栽培及其野生近缘植物物种3269个（隶属528种农作物）。阐明了528种农作物栽培历史、利用现状和发展前景，查清了中国农作物种质资源本底的物种多样性。建立了主要农作物变种、变型、生态型和基因型相结合的遗传多样性研究方法，研究了110种作物的987个变种、978个变型、1223个农艺性状特异类型，阐明了中国110种作物地方品种本底的遗传多样性，提出了中国是禾谷类作物裸粒基因、糯性基因、矮秆基因和育性基因等特异基因的起源中心或重要起源地之一的新结论。在国际上首次明确了我国110种农作物种质资源的分布规律和富集程度，提出了中国农作物种质资源分布与作物起源地、热量资源、农业种植历史和地形条件密切相关，黄河中下流地区是农作物种质资源富集区，山西是旱粮作物富集区等一系列新结论，绘制了512幅地理分布图，系统、全面、定量地反映了我国主要农作物种质资源的地理分布，分析了我国主要农作物种质资源地理分布的特点和形成原因。

在国际上首次提出利用作物种质资源质量控制规范保证描述规范和数据规范可靠性、可比性和有效性的创新技术思路，在国内外首次统一了实验设计、样本数、取样方法、计量单位、精度和允许误差、等级划分方法等10大类全国农作物种质资源的度量指标，国际首创了3824个作物种质资源技术指标，系统集成了1793个技术指标，统一规范了9436个技术指标，系统研制了110种作物种质资源数据质量控制规范、描述规范和数据规范，其中110种数据质量控制规范、38种描述规范为国际首创，创建了作物种质资源科学分类、统一编目、统一描述的技术规范体系。创新了以规范化和数字化带动作物种质资源共享和利用的思路、方法和途径，完成了110种作物20万份种质资源的标准化整理、数字化表达和远程共享服务，从中筛选出一批优异种质，分发后有450份在育种和生产中得到有效利用，显著提高了资源利用效率和效益。

在上述研究工作的基础上，首次编撰出版了《中国作物及其野生近缘植物》专著（11卷，共1000余万字），本专著是一套系统、权威性的著作，形成了具有中国特色的作物种质资源学科的理论体系。用中英文字首次编制出版了《中国主要农作物种质资源地理分布图集》，这是第一部反映种质资源地理分布的科学著作。创新编制出版了《农作物种质资源技术规范》系列从书110册，基本实现了种质资源收集、整理、保存、评价和利用等过程的规范化和数字化。

3.2  创新研究工作技术体系，促进为种业发展与农业生产的高效服务  种质资源收集永远是种质资源的基础，因此创新种质收集技术是一切工作的前提。我国20世纪50年代主要是征集资源，即主要依靠行政力量以及社会各界进行，而20世纪70-90年代主要是考察与收集，即主要依靠科技人员深入一线去收集，基本采用出门一把抓、回来再分家的方式进行。进入新世纪，首先对资源考察与收集进行深入思考，结合2006-2015年开展的云贵高原农业生物种质资源收集工作，探索出一条行政力量与科技人员共同努力，实行先普查再系统调查、先农民认知后收集评价，农艺性状、环境状况和自然生态相结合综合记载的种质调查收集方法。同时强调收集以地方品种与野生近缘植物为主，采集野生种以居群为主、没有收集入库的资源为主的“三主”原则。形成了科学合理的一套普查与收集的技术规程，来指导作物种质资源考察与收集工作。

首次提出了“精准鉴定”的新概念。育种是以群体为对象研究性状及其性状间的协调表达，“精准鉴定”，即“精”挑细选在产量、品质、抗病虫、抗逆、养分高效等方面至少具有1个突出优异性状的种质资源，以骨干亲本和大面积主栽品种为对照，建立大群体、多个生态区种植，“准”确鉴定相关表型与基因型，揭示性状间的协调表达，并依据遗传构成与生产需求评判各个材料可利用性以及如何利用。精准鉴定理念突破了种质资源小群体、单一性状鉴定、鉴定结果难以有效利用的模式。

创新优异种质技术体系也取得重要进展。以地方品种、野生近缘种为供体，通过远缘杂交，理化诱变，基因工程等技术手段，向主栽品种导入新的优异基因，并研究该优异基因的遗传与育种效应，剔除遗传累赘，规模化创制遗传稳定、目标性状突出、综合性状优良的新种质。研究建立了创新种质中优异基因快速检测、转移、聚合和追踪的技术体系。目前，“普冰麦”系列创新种质已开始向育种家与生产者大量提供，并已被育种家育成新品种推广利用。

利用基因组学技术对作物种质资源进行新基因挖掘、创制新种质，是21世纪兴起的一项高效准确的新技术。通过基因测序和重测序挖掘功能基因、开发分子标记、解析调控网络、定向基因编辑已成为可能。与华大基因合作，在国际上率先完成了小麦D基因组供体种-粗山羊草基因组框架图的绘制，首次为小麦研究提供较为完整的基因组信息，结束了小麦没有组装基因组序列的历史，基因组序列分析解释了小麦适应性十分广泛和加工品质独特机理；近期又开发出具有完全自主知识产权的小麦SNP芯片wheat660k，结束了我国长期使用外国分子标记的历史，它是目前世界上实用性最强、通量最高的小麦SNP芯片，已授权美国和加拿大有偿使用。

由于技术创新与信息整合，促使种质资源共享利用提升到一个新高度，据2004-2007年统计有450份种质在育种和生产中得到有效利用，直接用于生产265个，育种家用此种质育成新品种231个，共累计推广面积9.17亿亩，间接社会经济效益985.34亿元，为保障国家粮食安全做出了重要贡献。

3.3  研究种质资源发展趋势，明确中长期发展目标  2011年农业部成立种子局，2012年中共十八大召开，标志一个新时代的开启，中国作物种质资源研究迎来一个全面跨越的时代。经过多年的调研、分析、论证，2015年2月农业部、国家发改委、科技部印发了《全国农作物种质资源保护与利用中长期发展规划（2015-2030）》（以下简称《规划》）。《规划》分析了国际和国内作物种质资源现状与趋势，依据相关法律、意见与纲要，提出了未来16年中国农作物种质资源保护与利用的总体思路、基本原则和发展目标，依据种质资源收集、保存、评价、创新与利用的五个研究节点，抓住最紧迫、最关键、最薄弱环节设置了加强农作物种质资源的收集保存、强化深度挖掘、深化基础研究和加强保护与管理等四大任务；建立完善国家农作物种质资源保护体系、精准鉴定评价体系、共享利用体系等三个体系；并将上述任务、体系具体化落实为第三次全国农作物种质资源普查与收集，引进与交换、保护与监测、精准鉴定、优异种质创制与应用等五个行动，并且各个行动明确提出“为什么做、做什么、怎么做、谁来做、在什么时间做”等具体要求，充分体现了《规划》具有很强的可操作性。《规划》最后还提出具有科学可行的五项保障措施。

《规划》发布以后，第三次全国农作物种质资源普查与收集行动已于2015年7月由农业部余欣荣常务副部长宣布全面启动。目前已完成重庆、湖北、湖南和广西等4个省（市、区）的普查与收集行动，正在开展江苏、福建等8个省的普查与收集工作；精准鉴定行动，已开展了1.5万份资源的鉴评；种质创制与利用行动也已全面展开；引进与交换行动将于2019年开始启动；其他规划的工作也都在陆续展开。

21世纪以来，我国作物种质资源研究工作开创了一个全面深入发展的新局面，特别是在全面制定技术规范、加强创新技术方法、发布中长期规划、强化基础研究等方面都得到显著提升。近十年来以中国农业科学院作物科学研究所为主从事的作物种质资源研究工作，已荣获国家科技进步奖创新团队奖一项，国家技术发明二等奖一项、国家科技进步二等奖六项，在高水平期刊发表论文1000余篇，全国各有关单位也荣获了不少国家和省部级奖励以及发表大量高水平论文，这充分体现了种质资源研究工作进入了快速、持续、健康发展新阶段，为新时代中国成为种质资源强国打下坚实的基础。

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作物种质资源事业前途光明，种质资源工作者依然任重道远

农业农村现代化种业要先行，而作物种质资源是种业的“芯片”，必须率先建成种质资源强国，以有力支撑农业农村现代化和乡村振兴战略，为实现中华民族复兴、实现中国梦而提供基础支撑与战略保障。

在保证质量的前提下大幅度提升总量。目前开展的第三次全国农作物种质资源普查与收集行动大约可收集10万余份，同时分散于各地单位的种质资源大概还有10万余份，到2035年可以从国外引进15万余份种质资源，经编目整理入长期库（圃）保存，使我国种质资源总量突破80万份。全面大力推进种质资源精准鉴定和种质创新，力争到2035年精准鉴定超过20万份，创新种质超过2000份，强力支撑种业发展和乡村振兴，有效解决种质资源丰富与育种材料贫乏之间的矛盾，满足农业农村现代化推进中对种质资源的重大需求。

种质资源发展，人才是基础。建立合理的种质资源绩效考核和人才评价机制，重点支持对作物种质资源保护和利用贡献突出的优秀人才和创新团队；逐步建立并完善种质资源研究工作的首席专家、责任专家、岗位专家及其团队的运行机制；推进创新种质及其相关技术纳入种业科技成果产权交易平台与挂牌交易，提高资源共享利用效率，充分调动种质资源工作者的积极性和创造性；建立作物种质资源保护的生态补偿机制，切实提升保护能力。

实现资源强国、强化保障措施。进一步修订与完善相关法律法规，条件成熟时建立专门的法规，形成与国际法相适应的法律法规体系；建立多元投入机制，构建作物种质资源中央、地方、社会三方面互相支持、相互联系、相互协同的完整的种质资源保护与利用体系，形成中央财政、地方财政、社会参与共同支持的作物种质资源保护与利用体系；加强国际合作与交流，本着安全、主导、规范的原则，进一步加强与国际组织和各国家、各地区、特别是一带一路沿线国家的合作与交流，积极参与国际条约谈判和规则制定，增加话语权；加强组织领导，充分发挥国家农作物种质资源委员会的统筹协调作用，争取农业农村部及相关中央各部委更大的支持，地方也要明确资源主管部门，强化组织协作关系。

新时代要有新作为，作物种质资源事业在改革开放40年中取得巨大成就，使中国成为有国际影响的种质资源大国。在新时代的进程中，我国必将实现作物种质资源的强国梦这一几代种质资源人的夙愿。我们相信在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，中国作物种质资源事业在各级领导支持下，新一代种质资源工作者一定能在2035年率先实现种质资源强国的目标，为实现农业农村现代化、乡村振兴以及中华民族的复兴做出应有的巨大贡献！

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