國(guó)家南繁研究院野生作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用團(tuán)隊(duì)首席鄭曉明研究員正在觀察野生稻生長(zhǎng)情況。　陳楠　攝

1973年，一株從海南發(fā)現(xiàn)的野生稻“野敗”，開啟了雜交水稻研究的嶄新篇章。由此可見，野生稻作為種質(zhì)資源具有極其重要的價(jià)值。如今，在當(dāng)年發(fā)現(xiàn)“野敗”的海南三亞“熱土”上建成了國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃，其占地面積180畝，資源保存能力達(dá)4萬份，年鑒定評(píng)價(jià)1000份以上，是全球最大、國(guó)際一流的野生稻種質(zhì)資源保存中心。近日，記者實(shí)地走訪了國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃，探尋野生稻種質(zhì)資源的過去、現(xiàn)在和未來。

種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)的“芯片”，野生稻是水稻的祖先種。作為現(xiàn)代水稻的野生近緣種，野生稻的生長(zhǎng)未受人為選擇干擾，雜合性很強(qiáng)，一粒種子能產(chǎn)生1000粒甚至1萬粒種子，但每一粒都各不相同，具有遺傳的多樣性，是水稻育種和生物技術(shù)研究不可或缺的基因資源。比如東鄉(xiāng)野生稻中就蘊(yùn)含著耐寒、耐旱、分蘗力強(qiáng)、抗病等諸多優(yōu)異基因，利用這些基因能培育出很多水稻新品種，因此也被稱為“植物中的大熊貓”。

將國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃建于三亞崖州灣，既是歷史的巧合，也是自然環(huán)境的必然。三亞光熱資源優(yōu)越，可以滿足全球所有野生稻種的生長(zhǎng)繁殖條件，水稻一年可以種三季甚至四季。而崖州灣不受冷凍氣候影響，可以規(guī)避凍害風(fēng)險(xiǎn)。來自世界各地的野生稻匯聚至此，在優(yōu)良的“天然溫室”保存環(huán)境下繁衍生息。

“以前種質(zhì)資源收集回來沒有固定的地方鑒定，只能打‘游擊戰(zhàn)’，借用別人的溫室保存。野生稻對(duì)水稻育種如此重要，卻沒有地方保存！錢前院士提出要建一個(gè)我們自己的野生稻資源圃，因此，2021年我們就開始籌建野生稻資源圃。”回憶往昔，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家南繁研究院野生作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用團(tuán)隊(duì)首席鄭曉明感慨道。

種質(zhì)的概念比種子更豐富，包括根、莖、可繁殖的芽等，是未來可以對(duì)個(gè)體進(jìn)行繁殖的一種基本載體。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員錢前介紹，在東南亞的野生稻里就曾發(fā)現(xiàn)了具有解決黑條矮縮病抗性的一年生野生稻。目前資源圃里的野生稻是由天然野生稻馴化而來的栽培稻，其基因的多樣性接近于野生稻的10%，因此在事實(shí)上，野生稻的很多優(yōu)異基因還有待挖掘，目前全世界發(fā)現(xiàn)的70%以上的抗性資源都來自野生稻。

“我們不僅要保存資源，更要保存好環(huán)境，讓資源跟環(huán)境共生長(zhǎng)，讓它出現(xiàn)的各種問題留在我們的基因組里，未來我們有需求的時(shí)候再去解析，進(jìn)一步利用。而且每一份材料都有存在價(jià)值，沒有優(yōu)劣之分。”鄭曉明說。

穿過一條正在修建的土路，再經(jīng)過一排具有海南黎族風(fēng)情的平房，目之所及的野生稻都生長(zhǎng)在不同的區(qū)域，有的井井有條地立在“水盆”中，高度才30厘米～40厘米；有的密密麻麻地?cái)D在稻叢里，有半人甚至一人高，顯得有些雜亂，然而這正是它們的原始狀態(tài)。

在這生機(jī)勃發(fā)，稻苗繁茂的景象背后，研究人員付出了巨大努力。經(jīng)過一系列人工干預(yù)，原先的荒地恢復(fù)成了原生境，各種土壤特征都非常適合野生稻種質(zhì)資源生長(zhǎng)。“野生稻本身是一種禾本科植物，所以這個(gè)環(huán)境也適合各類禾本科植物生長(zhǎng)，其中就包括雜草，所以我們以前除草的人力成本特別高。”鄭曉明說。

如今，整個(gè)國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃分為物種展示區(qū)、一般物種保存區(qū)、特殊物種保存區(qū)、鑒定評(píng)價(jià)區(qū)、繁殖更新區(qū)、原生境模擬監(jiān)測(cè)區(qū)和創(chuàng)新利用區(qū)等7個(gè)區(qū)域，能完成種質(zhì)資源從收集、保存、保護(hù)到后期利用的全過程。一般物種保存區(qū)是其中的核心區(qū)域，這里的每一個(gè)野生稻種質(zhì)資源都用盆進(jìn)行了分離，每隔一段時(shí)間，研究人員都要給它們“理發(fā)”，也就是將長(zhǎng)高的野生稻剪短。聽起來并不復(fù)雜，但其實(shí)是國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃首創(chuàng)的保存技術(shù)，能有效限制根部擴(kuò)展出新植株和種子自然脫落而導(dǎo)致的資源污染。

除此之外，水盆也發(fā)揮著重要作用，每個(gè)水盆之間的距離在10厘米左右。鄭曉明介紹：“如果沒有盆的邊界，繁殖力強(qiáng)的野生稻可能就把根延伸得到處都是，我們要使它的根莖保存在一個(gè)原始狀態(tài)。”

同成熟的種子相比，活體野生稻的生物多樣性、遺傳基因豐富性等更好。目前，國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃的活體保存技術(shù)在國(guó)際上廣受認(rèn)可，將來有望通過技術(shù)交流，讓種質(zhì)資源圃中保存的種質(zhì)更加豐富，并將其打造成世界野生稻的基因?qū)殠臁?/p>

水稻隨著一代又一代科學(xué)家和勞動(dòng)人民的馴化，成為人們?nèi)粘５目诩Z，但在馴化過程中有很多優(yōu)異性狀還需要從野生稻種質(zhì)資源中去發(fā)掘，這是野生稻最核心的意義。并且，隨著近年來氣候的極端變化，當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水稻的抗旱、耐鹽堿、耐高溫等優(yōu)良性狀也都顯得愈發(fā)重要。

對(duì)國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃來說，除了保存好野生稻種質(zhì)資源，還將進(jìn)行鑒定評(píng)估工作。根據(jù)種質(zhì)資源保護(hù)的相關(guān)條例，這些野生稻種質(zhì)資源會(huì)提供給國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和科研人員。鄭曉明說：“目前國(guó)內(nèi)其他野生稻種質(zhì)資源圃主要是以保存為主，但我們要讓種質(zhì)資源‘立新功’。不僅要保存好，而且要集約化、現(xiàn)代化、高通量地去挖掘種質(zhì)資源，對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行全面評(píng)估，給野生稻做‘體檢’，把種質(zhì)資源的全貌展示給育種家，方便其科學(xué)決策。”

“雜交水稻是大國(guó)基石，是重器中的重器！其實(shí)東北或者溫帶的水稻本身就被自然選擇過，但熱帶沒經(jīng)過耐冷選擇，所以許多都是野生近緣種，是具有基因多樣性的野生稻，我們一定要扎根南繁，把它形成有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、能產(chǎn)業(yè)化的武器。”多年來走在水稻科研創(chuàng)新前沿的錢前說。

未來，國(guó)家野生稻種質(zhì)資源圃將依托現(xiàn)有的保存圃成立全球野生稻種質(zhì)資源聯(lián)盟，召開國(guó)際會(huì)議，定期舉辦南繁水稻專家觀摩會(huì)，開展大專院校學(xué)生實(shí)習(xí)和中小學(xué)生科普教育活動(dòng)等，將保存圃打造成科研、教學(xué)、科普和國(guó)際合作的綜合平臺(tái)和對(duì)外交流合作的窗口，促進(jìn)野生稻的保護(hù)與可持續(xù)利用。同時(shí)，該資源圃也將成為海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室和全球動(dòng)植物資源引進(jìn)中轉(zhuǎn)基地的重要科研平臺(tái)，滿足今后30年野生稻資源的保存及促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大需求。

“以后我們這里的設(shè)施可以鑒定出適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的材料，將生產(chǎn)急需的種質(zhì)資源跟高產(chǎn)品種相結(jié)合，然后快速把這些資源提供給全國(guó)來利用。”鄭曉明說。