農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源又稱遺傳資源、基因資源，是指一切對人類具有實(shí)際或潛在利用價(jià)值的遺傳材料。農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源主要包括農(nóng)作物、畜禽、農(nóng)業(yè)微生物和藥用植物等種質(zhì)資源，是保障人類生存、發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)今社會(huì)，誰擁有農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源多，誰就擁有農(nóng)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。農(nóng)作物種質(zhì)資源主要包括水稻、小麥、大麥、玉米、大豆、棉花、馬鈴薯、甘薯、花生、粟、蠶豆、豌豆以及茶、桑、甘蔗、黃麻、苧麻、高粱、咖啡、可可、煙草以及果樹與蔬菜等種質(zhì)資源。

      水稻是我國乃至世界最重要的農(nóng)作物之一，對保障世界糧食安全發(fā)揮著極其重要作用。而水稻種質(zhì)資源是維護(hù)水稻遺傳多樣性、開展水稻育種以及推動(dòng)水稻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“希望火種”。水稻育種的每一次重大突破，均離不開地方品種或野生近緣種的優(yōu)異資源發(fā)掘與利用。例如，20世紀(jì)60年代，發(fā)現(xiàn)并利用水稻半矮稈基因sd1（來源于中國臺(tái)灣的地方種低腳烏尖和來源于湖南的矮子粘）進(jìn)行矮化育種，實(shí)現(xiàn)了水稻生產(chǎn)的第一次突破；70年代，普通野生稻的細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因被發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)制了野敗不育系，成功地實(shí)現(xiàn)了雜交稻三系配套；福建省選育的恢復(fù)系明恢63，它在我國雜交水稻遭受毀滅性稻瘟病病害影響、雜交水稻陷入生產(chǎn)應(yīng)用推廣困境的危難關(guān)頭選育成功，對我國雜交水稻的更新?lián)Q代起到里程碑的作用，對雜交水稻能迅速在全國大面積推廣起到?jīng)Q定性作用，為水稻單產(chǎn)取得第二次飛躍奠定基礎(chǔ)，這些成就均與種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用密不可分。

      截至2023年，中國有8萬多份水稻種質(zhì)資源，種質(zhì)資源保存是持續(xù)有效利用的前提和基礎(chǔ)，有效利用是種質(zhì)資源保存的價(jià)值體現(xiàn)。然而，目前我國絕大多數(shù)種質(zhì)資源的鑒定還停留在初級階段，將水稻種質(zhì)資源應(yīng)用于育種創(chuàng)新更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。因此如何將水稻種質(zhì)資源真正應(yīng)用于水稻育種創(chuàng)新研究，這將是今后亟待解決的問題。

      1 水稻種質(zhì)資源的收集

      我國總共開展了3次全國性農(nóng)作物種質(zhì)資源普查工作，分別是1956-1957年、1979-1983年和2015-2020年，其中2015-2020年第三次普查是規(guī)模最大的一次普查。第三次普查共收集了12.4萬份農(nóng)作物種質(zhì)資源，包括一大批稀有珍貴的種質(zhì)資源，這些種質(zhì)資源對科學(xué)研究具有極其重要的意義。截至2023年，我國保存的作物種質(zhì)資源有超過54萬份，其中水稻8萬多份，水稻種質(zhì)資源數(shù)量位居世界第3位。

      2 水稻種質(zhì)資源鑒定評價(jià)

      水稻種質(zhì)資源的表型鑒定與評價(jià)對優(yōu)良種質(zhì)資源的挖掘利用具有重要意義。為了避免重復(fù)評價(jià)種質(zhì)資源，減少工作量，研究者需要先對種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析，再進(jìn)行DNA指紋分析。

      2.1種質(zhì)資源遺傳多樣性分析

      種質(zhì)資源的廣泛收集和交流，使得種質(zhì)資源的數(shù)量與規(guī)模越來越大、越來越豐富，但是數(shù)量和規(guī)模的增加并不代表遺傳多樣性和變異的增加。分子標(biāo)記多樣性分析為解決遺傳重復(fù)資源的問題提供了方案，隨著水稻功能基因組學(xué)的深入研究，可用于遺傳多樣性分析的標(biāo)記類型與數(shù)量也越來越多。例如從最初的限制性片段長度多態(tài)性（RFLP,restriction fragment length polymorphism）和隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性（RAPD,random amplified polymorphim DNA）到簡單序列重復(fù)多態(tài)性（SSR,simple sequence repeats）、再到單核苷酸多態(tài)性（SNP,single nucleotide polymorphism）和基因芯片等。

      利用基因芯片，崔迪對云南省600份地方品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，結(jié)果表明云南省地方品種基本保留了1980年遺傳多樣性水平。管俊嬌等利用SSR標(biāo)記對163份粳稻品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，結(jié)果顯示品種之間親緣關(guān)系相似程度與來源的地域性存在一定相關(guān)性。鄧偉等利用基因芯片GSR40K并結(jié)合SNP分子標(biāo)記，對135份來自云南不同海拔地區(qū)水稻種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明不同海拔的種質(zhì)資源存在豐富的遺傳多樣性。利用不同類型的分子標(biāo)記對種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析，有助于明晰種質(zhì)資源的遺傳背景，更好幫助育種工作者選擇目標(biāo)親本。

      2.2種質(zhì)資源DNA指紋分析

      水稻種質(zhì)資源DNA指紋鑒定起始于2007年，主要依據(jù)24對SSR分子標(biāo)記對不同的水稻材料進(jìn)行鑒定，根據(jù)電泳結(jié)果對不同的種質(zhì)資源進(jìn)行分析和鑒別。DNA指紋鑒定經(jīng)歷了SSR、SNP和多核苷酸多態(tài)性（MNP,multiple nucleotide polymorphism）不同類型的分子標(biāo)記，同時(shí)借助于基因組測序技術(shù)，檢測位點(diǎn)由原來的24個(gè)已增加到幾千甚至幾萬個(gè)。馬小定等提出指紋圖譜構(gòu)建新流程，主要包括全基因組（WGS,whole genome sequencing）測序、參考基因組比對、SNP檢測過濾、SNP標(biāo)記篩選、SNP標(biāo)記評估以及主成分與系統(tǒng)進(jìn)化樹分析等步驟，并以已完成全基因組DNA重測序的5374份水稻種質(zhì)資源為材料，利用該方法建立了2套水稻種質(zhì)資源全基因組DNA指紋標(biāo)準(zhǔn)。

      3 水稻核心種質(zhì)的構(gòu)建

      構(gòu)建核心種質(zhì)是提高水稻種質(zhì)資源利用效率以及提升種質(zhì)創(chuàng)新能力的前提與基礎(chǔ)。目前已構(gòu)建了野生稻、地方稻種資源和地方品種的核心種質(zhì)。在野生稻方面，陳雨以217份廣東高州普通野生稻為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套包含24份野生稻的核心種質(zhì)；薛艷霞等以623份廣西普通野生稻為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套包含31份野生稻的核心種質(zhì)。地方稻種資源方面，李自超等以50526份中國地方稻種資源為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套初級核心種質(zhì)，該核心種質(zhì)包含4310份地方種質(zhì)資源；Zhang等以4310份初級核心種質(zhì)為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套包含932份的水稻核心種質(zhì)；孫強(qiáng)等以3170份遺傳穩(wěn)定材料為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套包含477份的水稻核心種質(zhì)。在地方品種方面，魏興華等以16791份中國粳稻地方種為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套5%樣品集的核心種質(zhì)；黎毛毛等以3187份江西省現(xiàn)代地方稻種資源為基礎(chǔ)材料，構(gòu)建了一套包含296份的水稻核心種質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國已經(jīng)構(gòu)建了21套水稻核心種質(zhì)（表1），其中野生稻4套，稻種資源7套，地方品種10套。這些核心種質(zhì)的構(gòu)建為今后生物育種提供基礎(chǔ)材料，為未來重要基因的合理布局提供遺傳材料及科學(xué)依據(jù)。

      4 水稻種質(zhì)資源精確評價(jià)

      在構(gòu)建水稻核心種質(zhì)基礎(chǔ)上，再對大量水稻種質(zhì)資源進(jìn)行表型性狀鑒定和評價(jià)，通過對表型性狀進(jìn)行評價(jià)，篩選性狀突出的優(yōu)異種質(zhì)資源，為育種家培育水稻新品種提供基礎(chǔ)材料。2013年，Jia等完成了916份水稻種質(zhì)資源精確評價(jià)，主要包括生育期、株型、穗型、產(chǎn)量和抗病性等主要農(nóng)藝性狀的精確鑒定。2023年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所牽頭的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“水稻種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定”項(xiàng)目，共鑒定了38份育種可利用優(yōu)異種質(zhì)，包括強(qiáng)耐鹽種質(zhì)W11、對多個(gè)南亞和東南亞稻瘟病小種具有高抗性的野生稻W(wǎng)341、高抗稻瘟病品種N107等新種質(zhì)，該項(xiàng)目的實(shí)施為加快水稻優(yōu)異種質(zhì)資源共享利用以及水稻新品種選育工作提供了重要的資源支撐。

      （https：//ics.caas.cn/xwdt/sndt/a0d2009c85a14d74bb4c881cc2c12d5c.htm）

      5 水稻種質(zhì)資源精確評價(jià)新方法

      表型分析是挖掘優(yōu)異基因的最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，表型鑒定精準(zhǔn)度的提高將給優(yōu)異基因挖掘與利用提供更多的機(jī)會(huì)。因此，除了傳統(tǒng)表型鑒定的方法外，還需充分運(yùn)用高通量、高分辨率的表型分析技術(shù)和平臺(tái)（包括表型組學(xué)平臺(tái)）對種質(zhì)資源開展育種急需性狀的精準(zhǔn)鑒定，從而提高表型鑒定的效率與準(zhǔn)確性。

      基因型鑒定是挖掘優(yōu)異等位基因的重要步驟。目前我國保存的種質(zhì)資源基因型鑒定大多數(shù)還使用傳統(tǒng)分子標(biāo)記，基于高通量測序技術(shù)的基因型鑒定正在起步，高通量測序技術(shù)為大樣本量種質(zhì)材料的基因型精準(zhǔn)鑒定提供了可能。因此，建議搭建一批國家資源精準(zhǔn)鑒定和基因挖掘平臺(tái)，加快信息化建設(shè)，促進(jìn)種質(zhì)資源優(yōu)勢不斷向創(chuàng)新優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化。（參考文獻(xiàn)略）

      ?本文來自《我國水稻種質(zhì)資源創(chuàng)新研究與利用進(jìn)展》

      ?作者：楊德衛(wèi),張海峰,余文權(quán)

      ?單位：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所；福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與土壤肥料研究所；福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所

      ?刊于《植物遺傳資源學(xué)報(bào)》2024年第4期855-868頁 轉(zhuǎn)載請注明