Progress of the Research on the Conservation of Crop Germplasm Resources in China

In the last 20 years, China has made considerable achievements in the conservation of crop germplasm resources. A network for crop germplasm conservation has been established by the end of 2002, which includes a national long-term seed genebank and its duplicated genebank, 8 national medium-term seed genebanks, 30 national field genebanks. 2 national in vitro genebanks, and 3 in situ conservation sites including 1 for wild soybean and 2 for wild rice. More than 334 000 crop germplasm accessions are currently stored in the national long-term genebank, covering 35 families, 192 genera and 712 species, which rank in the first place in the world. More than 43 000 accessions of vegetatively propagated crops and perennial crops covering more than 900 species are conserved in the national field genebanks. In addition, 2 300 accessions are stored in the national in vitro genebanks. This paper reviewed the latest advances of techniques for safety preservation of stored germplasm in seed genebank, ultra-dried seed storage and in vitro preservation in China and discussed current highlights in germplasm conservation.

DISTRIBUTION OF THE MAIN CROP GERMPLASM RESOURCES IN CHINA

This paper describes the characteristics and rules of geographical distribution of main crop germplasm resources, totally 194 634 accesions of germplasm of 73 crops. Among them, food crop germplasm have 161 574 accesions, making up 83% of the total number. The maps of germplasm graphical distribution of main food crops, fibre plants and oil crops are presented. The crop germplasm in China are distributed widely in the whole country. With regard to provinces, crop germplasm resources are more bountiful in Shanxi, Guangxi, Sichuan, Shandong, Yunnan, Shaanxi, Hebei,Henan, Guangdong and the total germplasm resources in these provinces are 112 185 accessions,making up 57. 6% in the whole country. With regard to agricultural ragions, crop germplasm resources at the middle and lower reaches of the Huanghe (Yellow) River are the most bountiful, which have 52 325 accessions, making up 26. 9% in the whale country. The number of crop germplasm per million mu (1 ha = 15mu) of cultivated land is obviously different in different regions. The more bountiful the heat resources, the heat resources, the more complicated the terrain and the longer the history of agricultural planting, the richer the crop germplasm races per million mu cultivated land will be.

Construction of Transgenic Crop Germplasm Effective Function and Characteristic Analysis

Germplasm effect reflects the quantitative relation between production ability of germplasm elements and yield （quality） of a certain crop, which can be shown by mathematic function, namely, germplasm effect function. Germplasm effect of a crop variety is an aggregation of many effective factors, and is restrained by different effective factors; constant increase of any one effect of germplasm elements would lead to law of effect decline, therefore, possible modes of transgenic crops effect function were deduced according to the law of effect decline. The possible modes of single transgenic germplasm effect function and multi-transgenic germplasm effect regression equation were discussed, and the characteristics of germplasm effect regression equation were analyzed in this paper.

The value of crop germplasm and value accounting system

The value evaluation and accounting of crop germplasm not only provides the theory and method for the price of germplasm, thus makes further lawful and fair transactions, but also ensures the benefits of crop germplasm owners and is also instructive in keeping the foodstuff safety. This paper founded a multidimensional value accounting system, which included physical accounting, value accounting and quality index accounting; individual accounting and total accounting; quantity accounting and quality accounting.

Current Situation of Introduction and Use of African Crop Germplasm Resources and Recommendations

Africa is the origin center of many crops. It is rich in original ecological resources,especially special resources which are excellent materials for breeding research. With acceleration of commercial seeds in agriculture of African countries,some original ecological resources are disappearing. Through experience of introduction of African varieties in recent years,it analyzed current situation of introduction and use of African crop germplasm resources. Finally,it came up with recommendations for rescuing and taking full advantage of excellent African resources,solving difficult problem restricting crop breeding,enriching China's crop germplasm bank,and improving China's and African crop breeding level and innovation ability.

Investigation and Analysis of Crop Germplasm Resources in Coastal Areas of Shandong Province

This study focused on the investigation of crop germplasm resources in coastal areas of Shandong Province, including132 villages in 82 towns of 34 counties. The survey collected local varieties and wild resources of grain crops, economic crops,vegetables and fruit trees, and a total of 848 samples were collected, belonging to 54 species of 39 genera in 15 families. In this study, the current situation and growth and decline conditions of crop germplasm resources were investigated, and their botanical classification and utilization importance were analyzed. Furthermore, the conservation, development and utilization of crop germplasm resources in coastal areas of Shandong Province were also discussed in this paper.

福建省农作物种质资源调查收集与多样性分析

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57%、25.91%、24.35%、14.59%、1.57%;所有资源隶属于83科,229属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04%。不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素。全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65%。全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势。沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0~200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200~400 m、400~600 m、600~800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高。不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系。通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据。

福建省第三次全国农作物种质资源普查收集的成效与思考

种子是农业的“芯片”,农作物种质资源是国家战略性资源。为摸清福建省农作物种质资源家底,防止资源流失,保护濒临灭绝的地方品种,福建省开展了“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”。通过该“行动”,共收集种质资源6235份,包括新种质资源1000多份和台湾地区引进的农作物种质资源33份。通过鉴定评价,筛选出252份优异性状的种质资源,有30多份作为亲本用于资源创新,为福建省今后种质资源保护利用工作的开展提供依据。

藏东南部分地区农作物种质资源调查报告

2015年对藏东南地区林芝市和昌都地区部分县、乡的作物种质资源进行了考察,结合形态分类学,对照《中国植物志》和《西藏植物志》进行了鉴定分类,参考相关文献报道对优异资源进行了客观全面的评价。此次收集到8个科18个属,97份样本属1年生农作物资源,其中优异资源6份,可为该地特色资源开发利用提供一定的参考。

作物学学科研究进展与展望

作物学作为一门较为系统的学科,在19世纪中期到20世纪初形成并逐渐发展完善。作物学是农业科学的核心学科之一,由作物种质资源学、作物遗传育种学、作物栽培学和耕作学组成。作物学在保障国家粮食安全、生态安全、农产品供给、现代农业可持续发展中发挥着举足轻重的作用。分析了我国及宁夏作物学发展现状、存在的问题,对未来发展的关键科学问题进行了讨论。

一部种质资源选育的资料库:《中国粮食作物及其野生近缘植物图志》书评

《中国粮食作物及其野生近缘植物图志》系统阐述我国主要栽培的粮食作物及其野生近缘植物,重点对植物的根、茎、叶、花序/花、果实、种子等部位的形态特征进行全方位、多时态、多途径的详细“图说”及对比研究,旨在展现栽培作物与其野生近缘植物的亲缘关系,揭示其内在联系,挖掘粮食作物育种所需的优良性状,以期从源头上为良种培育提供技术支撑,这对保障我国粮食安全具有重要的实践价值与现实意义。

靖远县地方特色农作物种质资源现状分析

为了全面摸清靖远县农作物种质资源的种类、分布、演变及现状,采用座谈交流和实地考察相结合的方法,开展了靖远县第三次全国种质资源普查与收集工作。共征集到县域内古老、珍稀农作物地方品种、种植年代久远的育成品种和珍稀、濒危农作物野生近缘植物种质资源60份,其中粮食作物11份,占18.3%;蔬菜(含瓜类)22份,占36.7%;古老与特有的本地果树品种13份,占21.7%;野生近缘作物资源12份,占20.0%;经济作物2份,占3.3%。现种植面积“千亩”以上的有小口大枣、大庙香水梨、河靖坪绿萝卜、吴家湾红萝卜、九队红皮大蒜;种植“百亩”以上的有靖远灯笼辣椒、红苕马铃薯,其余53份均零星存在,群体数量极少。并分析了靖远县珍稀、名优、特异作物种质资源种类、分布及其生存现状。

QTL-allele matrix detected from RTM-GWAS is a powerful tool for studies in genetics, evolution, and breeding by design of crops

The plant germplasm resources harboring abundant genetic variations are necessary wealth in developing new cultivars adapted to various geographic and seasonal conditions.Unraveling the complex genetic architecture underlying phenotypic diversity in germplasm population is essential in studies on genetics,evolution and breeding plans for crop species.Mapping quantitative trait loci(QTLs)using molecular markers provide a basic tool for understanding the inheritance of quantitative traits,while the genomewide association study(GWAS)is a potential approach to detecting the whole-genome QTLs and their corresponding alleles in a germplasm population.The previous GWAS detects QTLs by taking high-density single-nucleotide polymorphism(SNP)markers to identify genotypephenotype associations,and has been extensively used for genetic dissection of quantitative traits in plants(Huang and Han 2014).

作物种质资源学理论框架与发展战略

作物种质资源是保障全球粮食安全和绿色发展的基础资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。作物种质资源学是以栽培植物起源中心理论、遗传变异的同源系列定律和作物及其种质资源与人文环境及社会发展的协同演变学说为基础,依托遗传多样性、遗传完整性、遗传特异性与遗传累积性技术体系,研究作物及其野生近缘植物多样性与利用的科学,涵盖作物种质资源调查、保护、评价、研究、创新与共享服务的理论、技术、管理及其体系。本文构建了作物种质资源学理论框架,对基本概念和特征特性进行了界定,并提出了作物种质资源学的发展战略。

基于国家种质资源保护利用框架下贵州省农作物种质资源保护利用现状及对策

农业种质资源作为一种特定的战略性资源,其保护利用事关国家粮食安全与现代种业发展。贵州作为农业种质资源大省,具有丰富的农业种质资源,且生物多样性丰富程度位居全国第四。但贵州属于典型的喀斯特地貌,其种质资源的保护利用显得尤为重要。为贵州农业种质资源保护利用提供参考,基于现存的国家级农业种质资源保护利用系统,介绍了我国农作物种质资源保护利用的运行体系、主要成效与问题;以贵州省为例分析农作物种质资源保护利用的现状、机遇与挑战,并提出持续开展农作物种质资源调查收集工作、完善贵州农作物种质资源保护网络建设、加快推动农作物种质资源鉴定评价体系建设、加强农作物种质资源保护利用人才队伍建设对策。

种质圃作物种质资源安全保存策略与实践

苹果、梨、柑橘、香蕉等果树作物,马铃薯、甘薯、木薯等薯类作物,以及橡胶、椰子、油棕等热带经济作物,需通过植株、块根、块茎、鳞茎、种茎等繁殖体在种质圃进行种植保存,这类作物统称为“种质圃保存作物”或“圃位保存作物”。近40年以来,通过建设良好保存设施,构建规范化保存技术和实施资源复份保存,创建了种质圃作物种质资源安全保存策略。随着国家作物种质库新库的试管苗和超低温保存设施的投入使用,我国初步建成了以种质圃为主,集种质圃、试管苗库、超低温库、原生境保护点为一体的保护设施体系,为实现圃位作物种质资源多样性、完整性、安全性的保存和持续利用奠定了可靠保障。至2021年12月,我国43个国家种质圃共收集保存种质资源69,504份,隶属1,469个物种(含亚种),是世界上种质圃保存资源数量最多的国家。本文阐述了种质圃保存作物的繁殖特性,植株安全保存影响因素与技术策略,实践应用及展望等,以期对我国种质圃作物种质资源的安全保存起到促进作用。

种质资源学与基因组学相结合-破解基因发掘与育种利用的难题

2010年前后,随着各大作物模式品种基因组测序的完成,拟南芥、水稻、玉米等的重测序研究,突破了分子标记数量的限制,带动作物科学研究全面进入基因组时代,大量代表性品种、种质资源完成了重测序工作,数以百万甚至千万计的SNP标记,全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)广泛应用于遗传资源研究,使近10年成为种质资源研究的黄金期,通过GWAS解析一些复杂重要农艺性状的遗传基础,成为Cell、Nature和Science及其子刊这一时期的主要内容,推动种质资源学迈入一个崭新时代。20世纪,遗传育种学的发展和完善推动了种质资源学科的萌芽和初步形成,而21世纪基因组学的发展和广泛应用,逐步形成了种质资源学推动育种学发展的新局面,一些长期困扰育种家的问题,通过GWAS分析得到了重要启示或答案(如番茄的驯化、育种史,品质与产量矛盾问题,小麦骨干亲本等)。而泛基因组研究的迅速发展,突破了单一参考基因组的局限性,使我们认识到品种间基因组结构变异的普遍性,为深度解析重大品种、骨干亲本的形成及突破性资源的创制提供了更加宽广的视野。巢式关联作图群体(NAM,nested association mapping)、多亲本互交群体(MAGIC,multi-parent advanced generation intercross)及以此为基础衍生的构建多亲本遗传群体的思路和实践,使研究群体的遗传背景水平达到同期育种要求,不仅加快了基因的精细定位,并为组装育种提供了平台,推动着种质资源学、基因组学和育种学的融合与互动,开启了以基因组信息为支撑的基因资源和分子设计育种新时代,也预示着大学科融合与调整时代的到来。

江苏作物种质资源一体化管理系统的设计研究

江苏省农作物种质资源库建于2008年,现已保存水稻、小麦、玉米等54种作物种质资源样本约5.5万份。面对当前庞大的保存规模和多样的种质类型,若仅依靠传统管理方法来独立记录各项工作流程信息和种质资源数据,不但会造成字段信息重复和数据冗余,也不利于库内资源整体情况的调查和共享服务情况的关联查询。科学有序的资源管理是促进种质有效共享的关键。本研究根据种质资源库的运行需求,运用Java Web、分布式数据库、工作流、可视化等技术,研究设计了集种质资源收集引进、保存监测、繁殖更新、鉴定评价和共享服务等功能于一体的全流程作物种质资源信息管理系统。通过对种质资源数据字段进行标准化定义,规范种质资源信息管理;明确种质资源管理工作流程和相关角色的任务职责,实现规范且可追溯的种质资源全生命周期管理;通过数据可视化技术,实现种质资源数据统计分析和挖掘,能极大地提高种质资源库管理工作效率,促进优异资源的安全保存和有效共享。

作物种质资源产权保护制度探讨

作物种质资源是人类长期培育、传承的劳动成果,是保障粮食安全和农业可持续发展的战略性资源。作物种质资源产权对保障国家种源安全、激励种质创新、提高种质资源利用效率起关键作用。我国的作物种质资源产权类型复杂,保护制度尚不完善。本文在构建作物种质资源产权理论框架的基础上,阐述了作物种质资源的基本权,包括人类生存权、国家主权和农民权利的内涵和落实机制;探讨了作物种质资源财产权,包括国家所有权、集体所有权和个人所有权的赋权基础和可能性;阐明了知识产权,包括植物新品种权、商标权、地理标志权、重要农业文化遗产和专利权对作物种质资源的保护作用。围绕保障粮食安全和农业可持续发展的实际需要,展望了作物种质资源产权制度建设的发展趋势,提出了加强作物种质资源产权保护的工作重点,为相关研究人员和政策制定者提供参考。