最长一睡50年 青岛打造“种子方舟”！省内首个长期种质资源库在平度竣工

文/图　半岛全媒体记者　朱佳鑫(署名除外)

说出来您可能不信,一粒小小的种子,可能牵涉到您的饭碗。当下,很多优质农作物种质资源正逐渐消失,如不能有效改变这个局面,未来人类的粮食需求可能会受到威胁。近日,山东省内首个种质资源长期库在青岛平度竣工,成为种子们的“诺亚方舟”。项目占地110亩,库容10万余份,最长保存时间可达30～50年,为粮食安全添上一个重磅砝码。2021年11月25日,半岛全媒体记者探访了这个“神秘”的种质资源库。

让十万份种子休眠

穿越时空再绽生机

种质资源长期库安家在平度蓼兰镇的种苗科创产业园,园区包含种质资源库、智能科研温室、资源育种圃、智能化育苗工厂和特色粮油深加工功能区五大板块。平度市农业农村局种子科科长李金山说,当前正在完善各项细节的种质资源库和智能科研温室是整个园区的核心区。他们将要建成的中长期库,可保存各类农作物种质资源达到10万份,其中长期种质资源库可保存3万份,中期库可保存7万份。

种质资源库建设面积700平方米,包含中、长期种质资源库和附属实验室两部分。中期种质资源库和长期种质资源库均采用全自动种质资源信息管理系统,确保种子的高效、安全保存。其中长期库属山东省内首家,储存年限可达30～50年。这些宝贵的种子将保存在零下18℃、湿度不超过40%的种质资源库里静静休眠,在30年甚至50年后,为人类绽放生机,造福子孙后代。“这就是我们的‘火种计划’,这些种质资源将会成为保障国家粮食安全和农业可持续发展的关键性战略资源,社会效益不可估量。”李金山说。

“这里的附属实验室内科研设备先进,走在同行业前列。”在种质资源库的二楼,李金山自豪地说。其中的标本室采用树脂标本展示墙,把在资源库中处于休眠状态的代表本地特色的种质资源进行形象展示,室内的全息投影设备,可在短时间内更加形象生动地展示种子的“前世今生”。

附属实验室部分包含种子接纳室、清选室、综合实验室、干燥室、称重包装室、标本室等前置功能区,以及发芽室和人工智能气候室等后期作物培育、育种延伸功能区,可满足种业科研综合实验需求、数字化智能精准气候控制模拟和多种种质资源形象展示。

平度市农旅投资集团园区建设部工程师荆世坤介绍,综合实验室可以满足科研的综合实验需求,基本是大型核心设备,并配备了气相色谱仪、液相色谱仪、近红外谷物成分分析仪等多种进口设备,目前已有部分设备到位,剩余配套设备马上到位。育成的各种作物种子,都可用专门的仪器对各类品质指标进行分析,保证科研条件走在行业前列。

种子想入库不容易

每粒都经重重考验

一粒种子想入库并不容易,堪称“过五关斩六将”。“种子在入库前需要接纳登记、查(去)重、清选、生活力检测、库编号编码、干燥、包装称重,最后入库保存。目前种质资源库核心设备已到,待后续各项配套设施完善,项目正式开始运营后再陆续储存各类农作物种质资源。”李金山说。

在种子接纳室,主要对获得入库保存资格的种质资源进行质量和数量的初步检查和基本信息的登记,对即将入库的种质资源进行信息录入管理。如统一编号、原保存单位编号、种质资源名称、学名、原产地、来源地、提供者,以及任何对贮存有帮助的有关生理学信息进行分类。

而清选室的主要工作是剔除破碎种子、空粒、瘪粒、霉粒、受病虫侵害粒及其他混杂种子。活力水分检测室则主要是对种子的生活力进行检测以及含水量测定的工作。

当前面这些工作全都做完时,这粒幸运的种子就会被保存。

干燥室的作用主要是利用设备,将温湿度调至种质资源入库时所需的干燥条件。称重包装室主要依据各种种质资源入库贮藏的数量,确定包装容器及每份种质资源包装的盒或袋数。

而在种质资源库南侧,还有占地面积720平方米的智能科研温室,四周顶部都是透明玻璃窗体。目前,智能科研温室包含精控室、展示厅、平面种植区和组培室,基建部分已基本完工,目前正进行设备采购。

此外,智能科研温室还能掌管“气候变化”,这里温度可变范围为5℃～45℃,湿度和光照强度也可调节,满足绝大部分植物全周期生长需求。“这所有的智能调控,都可以实现远程控制,只需要在手机端安装一个APP,在手机上就可以设定控制整个区域的光照、温度、湿度等。可模拟不同地区、不同时间的环境温湿度及光照。可进行植物逆境、加代繁殖等试验。如在大田育成一个小麦品种至少需要10年时间,而在气候室里就可提前3~4年时间完成,大大提高了育种效率。”李金山向记者介绍道。

种子体检年限不同

未来发展全产业模式

据考古发现,在零下20左右摄氏度,种子寿命可极大延长,有的可存活上千年,如水稻和小麦的种子能存活3000多年,而棉花种子则能存活6.7万年之久。

为让种子能得到良好保存,种质资源库把种子可以干燥至低含水量而不会受到损伤,且耐低温贮藏,这类种子的贮藏寿命随着种子含水量的降低和贮藏温度的下降而延长。种子干燥处理后,可以放在低温低湿的种质资源库进行长期保存,长期库温度在-18℃～-10℃,最长可有效保存30～50年,中期库温度在-5℃～5℃,最长可有效保存10～20年。

李金山说:“种质资源库除了制冷设备,最核心的设施还有密集架,用来存放种质资源。目前可以实现手动和自动操作,在中期库和长期库都有设置。”长期种质资源库所用的是150mm厚的聚氨酯保温板,中期库采用的是100mm厚的聚氨酯保温板,四周严格密封,再通过各种设备协作保证种质资源库的低温低湿储藏标准。

此外,记者发现在中长期库外,还有一个显示屏,可以从外部观测到库内的情况。这主要是因为资源库正常使用的时候温度极低,人在里面会感到不适,可以通过大屏幕随时监控库内运行情况。

除了复杂的选种过程,入库的种子还要定期监测,要保证种子的生活力在85%以上,也就意味着每100粒种子,必须有85粒以上发芽为合格,当低于该指标时就要进行繁殖更新。一般而言,禾谷类作物种子15年检测一次,豆类和蔬菜类种子10年检测一次。第二次及随后检测间期,当发芽率高于85%以上时,禾谷类种子每10～15年检测一次,豆类和蔬菜类种子每5～10年检测一次。当发芽率低于85%时,生活力检测间期应根据不同作物种类而调整缩短检测间期时间,禾谷类每5～10年检测一次,豆类和蔬菜类为5年。此外,中期库生活力检测间期为5年。

“我们后续还有资源育种圃、智能化育苗工厂、特色粮油加工功能区。”李金山表示,资源育种圃占地15亩,主要是对种质资源进行田间种植保存及创新利用,“把优良的种质材料进行杂交,选育出优质高产多抗及高端特色的作物新品种,通过周边20万亩良种繁育基地进行繁育推广。辐射带动全市140多万亩小麦和30余万亩的花生向特色、优质、专用方向发展”。

据了解,智能化育苗工厂规划建设面积2万多平方米,主要是对组培室中经过短期驯化的种苗,移到育苗工厂继续培育。投产后,可年产种苗600余万株,年产值2000余万元。特色粮油加工功能区主要进行面粉生产和榨油,原料都是选用当地生产的地标产品蓼兰小麦和平度大花生。达产后可年产面粉13000吨、花生油8000吨。

“整个园区建成后,将成为功能最齐备、产业链最完整的产业园,在省内也将处于先进地位。五大板块相互协调发展,实现了从种质资源的保护利用,到育、繁、推、种、加、销一体化的全产业链融合发展的新模式。为发展区域性特色农业,带动农民增收、农业增效,助力乡村振兴贡献种业力量。”谈起对未来的规划,李金山一脸兴奋。

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抢救性保护“希望的火种”

在标本资料展示室,记者看到有一个全息投影仪,利用3D成像技术,生动展示了青丰一号小麦由采粉、授粉直至长的“前世今生”。李金山说:“未来,我们还将把本地育成的小麦、花生、蔬菜品种的审定证书及登记证书扫描塑封后在标本室做成展示墙,把当地育种成果展示出来供大家参观。”

种子堪称农业芯片,用李金山的话说:没有种质资源,农作物育种创新将成为无源之水、无本之木。但近年来,好多优质特色种质资源正在减少乃至逐渐灭失。为此,国家启动了全国农作物种质资源普查与收集行动,非常有必要建立起以长期库为核心,以中期库为支撑的农作物种质资源保护体系,抢救性保护地方特色农作物种质资源。

在国家层面,粮食问题也是重中之重。2021年作为“十四五”开局之年,保持粮食生产稳定意义重大。中央经济工作会议强调解决好种子和耕地问题,要开展种源技术攻关,立志打一场种业翻身仗。

此外,解决好种子和耕地问题也是2021年经济工作的八项重点任务之一。在2020年12月30日召开的全国农业农村厅局长会议时也强调,打好种业翻身仗迈出坚实一步、切实加强耕地保护建设是2021年要着力抓好的重点任务。中央经济工作会议明确,保障粮食安全,关键在于落实藏粮于地、藏粮于技战略。要加强种质资源保护和利用,加强种子库建设。

如今,从平度的实际情况来看,育种基础非常雄厚。1993年成立的平度市小麦研究所,是全国唯一一个镇级育种研究所；2006年平度市育成了第一个真正具有自主知识产权的小麦新品种,填补了青岛市农作物育种史的空白；2008年平度市四类作物种子搭载神七遨游太空,开创了青岛市太空育种的先河；2016年成立了青岛市首家农业院士专家工作站,在赵振东院士的指导下,到目前,共育成小麦新品种9个,花生新品种19个,育种数量居青岛市首位。而且,平度现存20多类作物种质资源3000余份,资源非常丰富,为了保存好、保护好这些“希望的火种”,种质资源库的建成非常必要。