玉米种质资源的交流和保护.doc

精品论文玉米种质资源的交流和保护滕海涛 北京市农林科学院玉米研究中心，北京（100097） E-mail: tenghaitao2008提要：本文分析了玉米种质资源对于育种的重要意义。各个育种企业应该合理保护自身的育种资源。种质资源和植物新品种间具有一定的内在关系，但是又互相区别。公共研究机构 是玉米种质资源的主要提供者。同时企业间的玉米种质资源合理有序交流也是发展的趋势。 指出资源价值评价和评估体系的规范建设是平等分享种质资源的核心环节。种质资源的合理 分享将有助于育种产业的健康和长远发展。 关键词：玉米；种质资源；交换；品种权保护；育种材料；地方品种；热带种质；亚热带种 质已经有许多学者玉米种质资源的重要性、利用途径、种质创新等方面进行过全面论述， 但是育种企业间如何交换种质的问题很少提及。究其原因一方面我们国内的交换种质的途径 还没有非常规范，另一方面不便于谈论是因为育种界不可明喻的潜规则。本文尝试就种质资 源的合理有序的交换进行探索。1. 种质资源研究利用现状农作物种质资源管理办法（2003 年）第三条规定“农作物种质资源”是指选育农作 物新品种的基础材料，包括农作物的栽培种、野生种和濒危稀有种的繁殖材料，以及利用上 述繁殖材料人工创造的各种遗传材料，其形态包括果实、籽粒、苗、根、茎、叶、芽、花、 组织、细胞和 DNA、DNA 片段及基因等有生命的物质材料。这种概念的定义比一般育种学 上的种质资源要广泛一些。目前种质资源的种类大体包括野生资源、农家品种、核心种质、 近缘种、衍生资源、育种中间材料、创新性种质、热带血缘材料、P 群、X 群等等。我国玉 米种质资源的登记目录，截至 1998 年 12 月份，我国国家种质库保存的玉米品种资源有 15000 多份（刘旭等）。种质资源对于玉米育种的重要性毋庸置疑。随着玉米单交种的不断推广，各育种企业为 了快出品种的目的争相选育二环系，忽视了对于传统种质资源的基础性研究。经过二三十年 的选育进程，导致了我国目前的玉米育种遗传基础狭隘的局面，即便近些年来热带，亚热带 和近缘种的引入不断取得了一些进展，但是种质资源瓶颈效应并没有消除。原始的农家种材 料以及一些国外引进的原始的基础材料资源也在不断流逝。种质资源占有不均衡的原因：各个育种单位种质资源占有量的不均衡直接影响到自身的 品种创新能力。造成这种现象的原因很多。比方说育种人员对于种质资源认识能力受到限制， 某些具有独特价值的材料没有充分挖掘而逐渐淘汰丢失；搜集资源的能力不同，育种单位应 该拿出足够的精力去注意搜集市场推广的尽可能多的杂交种品种来进行鉴别和选育二环系， 更应该拿出较大的精力系统整理传统种质资源，但是限于企业的精力和财力，单独企业无法 承受。搜集材料的过程应该和育种选育过程同等甚至更重要。自然资源和生态多样性的不同 也影响着种质资源的利用和使用效率，由于我国幅员辽阔，各地的自然条件差异巨大，光温 敏反应和海拔反应都影响部分的正常生长和育种利用；经济发展条件不同影响着企业投入到 资源搜集资金量，从而限制企业的资源规模。不同育种主体之间资源封锁是根深蒂固的，很 难正常搜集和供应具有价值的育种资源；保持资源的条件限制等等。非法种质资源的获取不利于行业的健康发展。不可否认的是企业间互相通过非正常渠道- 2 -获取其他机构的种质资源、育种材料、亲本自交系等的现象已经长期存在。尤其是在南繁期间此类现象尤为突出。从根本上讲是由于公平、公开种质交流渠道闭塞，各个企业互相封锁， 经济利益的驱动所导致的。既然如此，不如大家都敞开胸怀，公开地对种子资源进行索取并 对提供者提供补偿，同时国家应该出台具体的管理办法，对非法获取其他单位种质资源的行 为加以处罚，就会大大减少非法行为的产生，各个企业也不必为保护育种材料而大伤脑筋。 非法获取的种质资源甚至育种材料的企业未必就能不受到任何的约束，如果获取的材料正是 受到保护的植物新品种，那么私自获取使用甚至贩卖将受到追究法律责任的惩罚 ，也影响 到企业的信誉和形象，最终得不偿失。2. 育种企业如何保护和利用种质材料育种企业保护自身育种材料应该注意，受条件所限大部分育种企业的育种场所都属于开 放性地块，不利于进行育种材料的保护，尽可能选用封闭性的实验基地进行集中管理，尤其 应加强播种期幼苗期和收获期间的育种材料的看管和防护。加强自身员工保密意识和产权认 识，注意各个育种环节的衔接。实验基地制种也是非常关键的时期，这时候制种亲本材料更 是处于非常敏感的地位，一般育种者很容易辨认出制种地块的特征，需要加强制种基地的防 护意识，避免种质资源的意外流失。南繁常被称为隐形的育种材料交易所，各个单位除了要 加强防护保护自身资源不流失的前提下，也要加强自律。更要注意对一些合作的单位和个人 进行动员和说服工作，共同保持本单位的育种成果。但是有一些单位可能存在随便遗弃某些 收获材料的情况，也为资源的流失埋下了隐患。企业间的免费种质材料的交换应该鼓励，并满足提供方相应的合理收益。由于每个单 位的育种主要人员基本固定，容易形成固定的育种模式，从而限制育种思路，不同单位之间 的育种材料的交换有利于形成较有优势的杂交种，企业之间的资源合作不可避免，关键是企 业间要具备如何掌握和控制合作成功的节奏和环节，制定种质资源合作协议不可或缺。提供 种子的方面要提供具有正常种子活力和符合种子质量标准和检疫要求的育种材料交付接收 方，并提供相应的材料描述和特征介绍等信息，并满足接受者可能需要进一步了解的信息（如 所属的杂种优势类群，种质遗传改良的方式等）。作为接收方应当给与提供方一定的经济补 偿，履行种质交换协议，诚实公布育种材料的品种培育、审定、销售和收益信息，合理分享 种质资源的收益，实现共赢的效果。种质交换的主要方向：引入热带亚热带的种质资源是改良我国温带玉米种质的近期的 主要方向。高纬度地区、低纬度地区、高海拔地区、山地玉米的种质也是应该着重注意的。 特种玉米如甜糯玉米新种质、笋玉米育种资源的引进利用也很重要。地方品种：我国玉米地方种质为我国的玉米杂交种培育的发展起到了基础作用，是近代 杂交育种的杂交优势模式的核心，随着近代育种发展其重要性似乎有所降低，外来种质热带 亚热带种质的遗传基础在逐件上升。然而重新重视我国的地方品种，保持和挖掘在我国长期 驯化后的不同地区适应性和其他特性将持续为育种提供有价值的资源。重视地方品种和外引 资源的原始遗传重组也可能为育种提供更有价值的选择机会。在各地经过长期的栽培驯化和 选择，适应我国不同的气候和生态环境，我国地方玉米品种发生了复杂的变异分化，不论在 形态性状方面还是在遗传成分方面，我国地方种质资源都具有十分丰富的遗传多样性。也是 种质交流过程中需要非常注意的方面。异地驯化可能会挖掘出新的性状和变异类型。采取适 当的育种手段充分利用经典育种资源进行材料创新是开发现有种质潜力的重要途径（任转滩 等，2004）。热带亚热带种质：热带、亚热带玉米种质中蕴藏着丰富的遗传多样性，具有温带玉米种质所不具备的许多抗逆性，可以拓宽温带地区玉米杂交种的遗传基础提高品种的生态适应 性，创建新的杂种优势模式(王侠礼，2005)。许多单位已经在热带亚热带种质的引入和利用 方面做出了有意的探索，取得了较大的进步。野生近缘种如大刍草、墨西哥玉米、摩擦禾属、类玉米等可以作为远缘杂交的供体和玉 米进行杂交和回交选育。这些原始资源和中间材料也是很有价值的。可以成为种质交换的目 标材料。引进新种质对于培育新的杂交优势模式。种质资源的交流有利于提高尽快培育出成熟的 杂交种，尽快推向市场，尽快转化为经济效益，能够更灵活地应对市场对于育种目标的不断 变化的要求。不能强求每个培育出的品种都成为市场上的主要品种，对于大多数中小育种企 业也不现实，积极利用资源培育出市场上受欢迎的品种，即便市场规模不是很大，也具有较 好的收益。种质资源与植物新品种保护的关系种质资源和新品种保护的品种之间有着一些明显 的区别：种质资源一般掌握在一家以上中的育种企业中，并且已经应用于育种工作，对于来 自于农家种，综合种，育种中间材料等的种质，并不能满足特异性、一致性和稳定性的要求， 并且经常被以各种途径进行交换甚至销售，不能达到植物新品种保护中需要的新颖性的要 求，有些种质资源的命名也不符合植物新品种保护所要求的规范。野生的没有进行人工改良 和遗传育种转化的种质资源不能申请植物新品种保护。植物资源但是种质资源却是培育新品 种的重要的遗传基础，某些特异性状可能就是来自于种质资源，新杂交优势模式可能来自于 这些新的种质。通过新品种保护的品种可以形成新的种质资源。3. 种质资源交换程序、原则和利益分享杂交种的杂交组合破译和育种模式跟踪。有条件的企业应该注意这样一种事实，杂交种 的籽粒果皮就是杂交种的母本的遗传代表，如果能利用分子指纹图谱技术分析出母本的组 成，那么根据母本和杂交种的性状表现和指纹表现就有可能了解某种杂交种的真实的组培情 况，从而可以尽快跟踪育种前言，不至于育种思想的落伍。利用指纹破译技术进行育种，将 有助于开阔育种思路。种质资源的交换主体包括国家和地方公共机构、大学、农科院所，种子公司、农技站以 及一些个体育种者，甚至包括一些国外企业。种质资源交换的原则本着互惠互利、协作共赢 的原则进行，需要遵守下面的几个方面的原则：公益优先原则：公益机构（科研机构）作为社会公共服务机构，其对于整个社会的发展 具有基础性的作用，为了保证提高整个社会育种水平的提高，提高整体的育种效率，提高国 家的种质资源的研究水平，各企业应有限 公共机构可以自由、免费、顺利地获得真正的某 种资源，公共机构对这种资源进行基础研究和实质性改良后所取得的中间材料，也应无利润 地向社会开放。对于公益性基础研究机构所需要的种质材料，各个单位理论上应该无利润进 行供应。各个育种企业要根据自身需要，尽可能低充分利用公共机构的育种资源来服务于自 身的育种工作。等价交换原则: 根据各个育种单位对于种质资源的判定和评估的作用大小，确定互相的 交换方式。有限期原则：本质上讲种质资源属于社会共有资源，应当为所有人所公用，为社会服务。 考虑到种质资源搜集和改良的现实情况，应该保证各个育种机构一定阶段内占有和取得相应- 5 -的收益。但是这种保护和权益不应该超过一定的期限，这种资源必须向社会公开，其他人和机构都可以通过购买、交换等方式获取以保证整个育种行业的发展，至于这段时期需要多长 可能还需要育种界进行相互探讨和研究。对于某种特定的种质资源的个体占有不可能是永久 的，如果没有用来进行育种工作，对持有者就没有任何价值，反而造成整个社会资源的浪费。 如果利用这种材料进行育种工作，其他的育种者也可以从培育的产品中破译出一些遗传特 性。持有者并不能保证这些育种资源的绝对保留。因此适时的遗传资源的公开转让对持有者 和育种行业都是有利的和必要的。种质资源交换的程序 对于交换的种质材料可能带来的经济效益，各单位在交换时可以 制定材料的交换协议，规定如果取得收益如何进行利益分配，一般进行种质资源后期进行实 际育种转化工作并且品种得到审定（杂交种）和经济效益（杂交种和自交系等）的实施单位 占有主要的收益，按照一定的比例分配给提供种质资源的供应方。但是这也必须要求育种企 业间遵守诚信的行业规则，由于各个育种单位在搜集、保持、储藏、资源评价和改良中都付 出了一定的人力物力资金成本，因此种质交换中要保证这部分成本型收益的获取。4. 种质资源的评价体系的建设必要性虽然育种企业对于已经审定或者获得植物新品种权的品种非常热衷于高价购买进行市 场运作，但如何能够评估特定育种材料的市场价格问题是目前尚无引起足够的重视。能够做 到的是育种企业间建立的种质交换协定或者转让协议等形式的种植材料的交流。种质资源的评价体系是对玉米材料的整体性状的综合测定和评估的过程，包括营养品 质、抗病虫性、抗逆性、植株形态特征，遗传组成所属的资源类型（杂种优势群）、适应性， 生活习性，光温反应、肥力反应以及今后可能不断产生的新的属性。资源评价的不仅仅外观 形态的特征，更重要的是遗传特性的分析。对于各种资源的评价的指标和项目越多越能反映 出这种资源的全面属性，对于育种的利用价值就越高。需要建立相应的数据库系统存储诸多 信息数据。然而更多的性状评价和保藏需要耗费更多的人工和物力。需要筛选出核心种质进 行重点的资源评价、繁殖保藏。一般原始的、野生的、农家的、不同生态区的种质相比较育 种中间材料更需要重点保护。种质资源价值评价体系建设：目前已形成以中国农科院品种资源研究所为牵头单位，全 国各有关农业科研部门共同协作的作物种质资源工作体系。其前期工作的重点是收集、保存、 鉴定，今后将转向以研究、创新和利用为主，重点进行本底调查、遗传多样性研究、特性鉴 定和利用评价，进行种质创新等方面的工作（刘旭）。分子技术手段对进行育种材料的亲缘 关系分析、类群划分、种质鉴定、合并同类资源，甚至于将来的特定性状的分子标记等等都 可以成为资源评价的手段。筛选鉴定出各个材料间的遗传距离，对于确定出各个类群的核心 种质将极大地促进资源的高效利用，应该重点加以应用。众所周知的 80/20 定律（帕累托定 律），在所有种质资源当中大约 20%左右的种质可以代表 80%以上的种质资源类型。核心种 质的评价将是种质资源研究的重要内容。按照育种界对于种质资源的需要的重要性程度，种质资源评价的给以不同的评价打分体 系，核心种质由于具有重要的遗传基础和全面的性状优势，应该处于优先考虑的，给以较大 的权重；特定性状的种质资源，如单独抗性的材料等可以标记为具有特殊作用的供体材料。种质资源交换中心的建设 2003 年发布的农作物种质资源管理办法规定了单位和个 人持有国家尚未登记保存的种质资源的，有义务送交国家种质库保存。但是这一条由于育种 者处于自身的利益并未必会如此做。另一方面管理办法没有规定和限制育种企业之间的育种资源交换应该如何进行。按照笔者的设想全国应该以一些具有国家和地方重要作用的科研机构作为种质交换中心建设的依托单位，因为这些单位相对掌握较多的资源材料，能够对资源 做出客观的评价和评估，当然育种界也要建立起资源评估的通用行业标准。对于材料的引入、 资源评价进行详细全面的登记，做出有依据的公开的评估报告，定期向社会公布，涉及到对 国家有重要性的材料除外。需要高度重视的是管理办法不允许个人和单位私自和国外进 行育种材料的交换等活动，也不允许国外人员私自对我国的种质资源进行调查和搜集等活 动，必须接受审批才可以进行。国际上种质交流和交换的利益分享，与国外的种质资源的交 换比较复杂，也是国际上面临的重要困难。5. 讨论与展望由于目前育种界对于种质资源交流都处于相对简单的，根据彼此关系进行的交流，没有 形成系统的专业化公共交易平台，全国数量众多的育种企业之间如何能共同分享种质资源， 共同提高我国的玉米育种水平，充分挖掘现有资源的价值，提高品种培育效率并合理分享开 发经济效益是摆在育种界和种子企业面前的重要课题。笔者就此进行了粗略的思考，期望抛 砖引玉，共同提高玉米种质资源的使用效率。参考文献1叶雨盛,宇文强,戴保威等. 地方种质资源在我国玉米育种中的利用. 山地农业生物学报 2005,24(5):435-437 2王侠礼,利用热带、热带种质资源拓宽我国玉米遗传基础,安徽农业科学,2005,33(4):731-742 3任转滩,马毅,李合新,李汉忠,浅谈我国玉米杂交种种质来源及其利用途径.玉米科学,2004,12(2):30-33 4刘旭, 董玉琛,世纪之交中国作物种质资源保护与持续利用的回顾和展望Exchange and Protection of the Maize GermplasmTeng HaitaoMaize Research Center, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences (100097)AbstractsThe importance of germplasm to maize breeding is well known. Each breeding organization shouldlearn to protect own breeding materials and germplasm. Relations between maize germplasm and New Plant variety were connected but not the same. Public research organizations are the main provider of maize germplasm to the breeding entrepreneurs. There is a trend to exchange maize germplasm and breeding resources reasonably and orderly between entrepreneurs. The core cognition to germplasm exchange is to setup a platform or system of germplasm evaluation. Better allocation and benefit share of the germplasm exchange will prompt the whole breeding industry healthily in future.Keywords: maize (Zea Mays L.); germplasm exchange; protection of new varieties of plants; local variety作者介绍：滕海涛（1972-）,男,硕士,从事植物遗传育种理论研究。