非洲农作物种质资源的抢救性引进与合作研究

摘要：非洲是许多作物的起源中心，蕴藏着大量的原生态资源，特别是特异性资源是育种研究的优良材料。随着非洲国家农业商品化用种步伐加快，部分原生态资源正在消失。通过分析非洲农作物种质资源的引进与利用现状，提出如何抢救性引进非洲优异资源，充分利用非洲优异种质资源，解决制约作物育种的资源难题，丰富中国农作物种质资源库，综合提高中国和非洲国家作物育种水平及创新能力。

关键词：非洲；农作物种质资源；引进；对策

中图分类号：S324 文献标识码：B 文章编号：0439-8114（2014）19-4525-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2014.19.004

The Introduction and Utilization of Crop Germplasm

Resources from Africa

DING Zi-li，YAO Ming-hua，JIAO Chun-hai

（Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China）

Abstract： Africa is the original center of many crops and has abundant germplasm resources. Especially， the specific resources are good materials for breeding. With the increase of the agricultural commercialization development in Africa， some of the original ecological resources are disappearing. Based on analyzing current situation of introduction and utilization of crop germplasm resources from Africa， measures of rescuing Africa excellent resources were proposed to make full use of Africa germplasm resources， solve the problem of restricting crop breeding， enrich crop genebank and improve crop breeding and innovation in China.

Key words： Africa； crop germplasm resource； introduction； countermeasure

随着经济全球化及“南南合作”机制的不断完善，中国与非洲国家的经贸联系不断加强，2000年10月确立的中非合作论坛机制进一步为中国与非洲各国开展贸易合作提供了良好的契机与动力。在中国对非洲的政策文件中指出，中非农业合作应重点加强农业种植等领域的合作，加大农业技术合作力度，积极开展农业作物资源引进与展示及农业实用技术培训等。“种质资源发掘、保存和创新”被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，主要农作物优良种质资源的发掘与创新技术、种质资源分子评价技术等是其研究重点，是农业科技发展优先领域。2011年2月22日国务院常务会议审议通过的《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》明确要求整合农作物种业资源，加大政策扶持和投入力度，快速提升中国农作物种业科技创新能力，全面提升农作物种业发展水平。实施农业“走出去”的开放战略、保障国家食物安全是新时期农业发展的基础目标。非洲拥有大量原生态优异作物种质资源，对作物品种改良具有重要作用。引进利用非洲农作物优异种质资源，对丰富中国农作物种质资源库，提高作物育种水平与技术及创新能力，提高农作物品种的国际竞争力具有重要意义。

1 非洲农作物资源的现状

非洲是12个重要作物的起源中心之一，目前尚存在大量的野生种及近缘野生种，蕴藏着大量的原生态资源，特别是优良的特异性资源。作物野生近缘类群中蕴涵着高产、抗病、抗逆等特异性状[1]，具有丰富的遗传多样性，已成为现代农作物育种中新基因的重要来源。

1.1 复杂多变的地形和气候培育了丰富的农作物资源

非洲为显著的高原大陆型地形，平均海拔达750 m[2]，地跨南北两个半球，赤道横贯中部，大部分地区的气候、水文、植被和土壤的分布均与高原地形密切相关，呈南北对称分布，从赤道地区的热带雨林带，向南北大致对称平行分布着热带稀树草原带、热带干草原带、热带荒漠带及亚热带森林带（地中海式植物带）[3]。高海拔的地形特征使非洲的农业系统独具特色[4]，拥有大量原生态作物资源，加之农业生产的商业化程度不高，作物产量低，效率低下，作物种质资源不仅保持了丰富的类型，且具有耐瘠薄、耐高温、抗旱及抗病等强抗逆境能力。因此，非洲农业种质资源开发利用价值及潜力巨大。

1）粮食。非洲主要粮食作物为水稻（Oryza sativa）、玉米（Zea mays）和小麦（Triticum aestivum Linn.）。非洲稻种资源丰富，是非洲野生稻（Oryza rufipogon Griff.）和非洲栽培稻（Oryza glaberrima Steud.）的起源中心，有各类稻种资源14 917份，非洲栽培稻在抗病虫、耐盐碱、与杂草竞争、抗旱、耐涝、耐瘠等生物和非生物胁迫方面表现出比亚洲栽培稻更强的抗（耐）性，且分蘖能力强、早熟。非洲水稻品种中存在对籼稻和粳稻的广亲和性，与亚洲栽培稻的杂交亲和性好。这些种质资源中有每穗平均粒数200粒以上的大穗品种，千粒重达40 g的大穗型品种，长粒型的三粒寸，抗稻瘟病、白叶枯病的抗病品种，抗褐飞虱的抗虫品种，对叶蝉及普通矮缩病和黄矮病表现免疫的品种，还有耐旱、耐杂草、耐盐和耐高温的优质稻种资源等。

2）棉花。棉花是非洲最重要的经济作物之一。种植区分布范围广，南起南纬30°的南非高地，北抵地中海沿岸，东自非洲之角，西至西非大西洋沿岸，棉产区几乎遍及沙漠地区以外的所有非洲大陆。埃及长绒棉绒长、光洁、韧性好，产量约占世界棉花总产量的40%，按品种分主要有GIZA45、GIZA86、GIZA70、GIZA89和GIZA90，其中GIZA70产量最大，约占埃及长绒棉总产量的75%，GIZA86约占10%。出口的棉花中，长绒棉占68%，超长绒棉占32%，其中GIZA86长绒棉和GIZA70超长绒棉两个品种最受国际市场欢迎，分别占出口总量的44%和20%。GIZA70是市场上的主流品种，中国企业进口的埃及长绒棉主要为该品种。西非和中非也是非洲重要的棉花产区，尼日利亚现有6个主要品种用于商业化生产，分别是SAMCOT8、ASMCOT9、SAMCOT10、SAMCOT11、SAMCOT12和SAMCOT13。尤其是非洲在自然气候条件的筛选下，棉花品种里有很多耐高温、抗旱、耐渍及形态抗虫等材料，如茎叶多绒毛类型棉花对棉蚜具有明显的抗性，长绒棉品种里含有枯、黄萎病抗原基因等。

3）蔬菜。蔬菜是非洲大陆6大农业区域的重要经济作物之一，也是欧洲有机蔬菜的主要生产基地，当地常见的蔬菜为番茄、洋葱、土豆、甘蓝、茄子、辣椒、瓜类及豆类蔬菜等，蔬菜产品占非洲出口农产品的前四位，非洲是许多蔬菜作物的起源中心，拥有大量原生态瓜菜资源，这些作物资源在当地气候环境下表现出较高的抗病性和耐热性。尤其是现在尚有大量的野生种及近缘野生种。非洲蔬菜生产以原生态蔬菜农家品种为主，表现为抗性广且品质优良，但产量低，生产上急需优质、抗病且高产的品种。

4）豆类。非洲地区拥有丰富的豆类种质资源，拥有遗传多样性高的豆类资源近2万份，是多种豆类作物的世界起源、次生起源及多样性中心，如埃塞俄比亚是豌豆的起源中心和蚕豆的次生起源中心，尼日利亚是豇豆的多样性中心，在尼日利亚的伊巴丹常年保存有豇豆种质资源1.2万份，南非是刀豆的起源中心之一。非洲是多种豆类作物的原产地，资源丰富，特别是抗病虫、抗逆资源丰富，遗传多样性高。

1.2 低下的农业生产效率保存了丰富的农作物资源

由于非洲耕地较为分散，大多数农作物生产以分散的小农经营为主，耕作方式简单原始，土地烧荒后进行耕作，多靠锄头和铲子，缺乏农业机械。播种采用撒播方式，缺少田间管理，播种、种植和收获全部依靠人工[5]。缺乏农业基础设施。非洲很多国家尚无与耕地配套的水利工程和道路、电力、仓储等设施，常因季节性干旱造成农作物大面积减产减收，基本上处在靠天吃饭的状况。农业生产方式落后、农业机械化水平低[6]。同时，非洲人口的科学文化素质相对较低，很多农民是文盲或半文盲，对农业生产的新品种、新技术缺乏认识，同时由于没有传统的农耕文明，农民缺乏从事农业生产的基本知识和技能。例如玉米种植仅凭个人经验，玉米种植的行距、株距用脚丈量。作物种植无田间管理，对作物的病虫害防治仅依靠传统经验，缺乏轮作与套种的概念。

1.3 农业品种杂交化、商品化概率低下，农家品种为生产的主体

长期以来，绝大多数非洲国家忽视农业。近年来，虽然非洲国家经济状况不断改善，但由于债务负担沉重等原因，非洲农业投入一般仅占政府总投资的8%～10%，少数国家仅占5%[7]，并且不重视农业管理和技术人员的培训，导致目前非洲国家农业科技水平依然较低，大多数国家仍然没有开始商品化育种，传统的农家品种一直在生产上延续应用，使得优异的品种资源逐年保存下来，并保持了原有的生态特征。农业发达国家如欧美国家尚未进军非洲农业市场，一些优异的品种资源暂时保存。

2 中国农作物种质资源利用现状

2.1 农作物种质资源的创新

自然界丰富的生物种质资源是人类赖以生存的物质基础，与人类的生存与发展密切相关[8]。中国生物种质资源种类多、数量大、分布广，野生资源丰富。中国有高等植物3 000多种，仅次于巴西和哥伦比亚。世界上主要的栽培植物共1 200～1 500种[9]，而中国的栽培植物有840 种，占世界栽培植物总数的56.0%～70.0%，并且涉及的栽培物种有1 251个和野生近缘植物物种有3 308个[10-12]。据统计，中国的植物遗传育种科研人员共收集、整理、编目了180 种植物、42万份种质资源，并对其进行开发利用，先后选育出6 300多个农作物品种[13]。如科学家利用日本的农林号小麦矮秆基因，育成了号称“小麦奇迹”的墨西哥小麦；国际水稻研究所的科学家利用中国低脚乌尖水稻的矮秆基因，培育出了IR8及IR系列水稻品种，掀起了闻名世界的绿色革命；杂交水稻的大范围推广是中国科学家利用野生稻的不育细胞特性大幅提高水稻产量的范例。由这些例子可见，丰富的种质资源是培育新品种的物质基础。

20世纪70年代以来，中国从90多个国家和地区及国际农业组织引进各种农作物种子、苗木10余万份，一批国外优异种质已直接用于大田生产，或用作育种亲本材料，或被驯化栽培，在中国农业的发展中具有举足轻重的地位。据统计，中国生产上推广种植667 hm2以上的国外引进水稻品种有75个，从国际水稻研究所引进的籼稻品种IR8，种植面积曾高达90余万hm2，从日本引进的粳稻品种农垦58的年种植面积曾达370余万hm2，并利用其育成新品种55个。至今中国种植的粳稻品种仍以国外引进为主。籼型杂交稻三系配套的重大突破即为利用引进的籼稻品种泰引1号、IR24、IR661和IR26等一批较优势恢复系。目前，全国推广的籼型杂交稻的恢复系均直接或间接利用了国外品种，优良杂交稻组合汕优63，推广面积曾达530余万hm2。

中国小麦引进品种直接推广利用的有80多个，并利用优良品种培育出近400个新品种。墨西哥小麦的引进和直接生产利用极大地促进了中国新疆、云南等省区小麦产量的提高，并使山西、河北等省冬小麦的早熟性、抗病性等得到改善。中国小麦育种中骨干亲本绝大多数是从国外引进的，中国小麦育成品种80%以上有国外血统，河南小麦品种中也含有国外引进的材料。

2.2 农作物种质资源的丧失

由于人口的急剧增长和不合理的资源开发活动，以及环境污染和生态破坏，使中国的生物种质资源多样性损失严重，中国农作物品种商业化、杂交化步伐的加快是导致许多作物种质资源丧失的根本原因。有关研究表明，大约有200种植物已经灭绝，据估计另有5 000种植物在近年内处于濒危状态[14]。如1949年中国种植的小麦品种约有10 000个，几乎都是地方品种，到1970年只有1 000个品种仍在使用，而目前种植的小麦品种仅有约300个，其中极少数为地方品种；中国原产的野生稻和野生大豆栖息地和种群数量已减少了70%～90%，20世纪80年代初收集的一大批作物野生种如今在原生地已很难找到[15，16]。中国已有354种植物正式列入国家濒危植物名录[17]。

3 加强非洲农作物资源引进的必要性

3.1 利用非洲优异种质资源，挖掘和创制新资源，加快中国农作物优良品种培育

中国农作物资源丰富，但资源遗传狭窄、同质性高、突破性品种少、资源创新能力弱，制约着作物育种工作，难以形成世界性品种。目前，国外孟山都、先正达、巴斯夫等跨国种业巨头生产的“洋种子”几乎涉及所有的蔬菜品种，此外“洋种子”已全面进入中国的大豆、玉米、小麦及花卉等领域。近年来，中国虽然加强了对国外资源的收集与合作研究工作，但多集中在东南亚国家，对非洲国家资源收集和联合开展农业科技合作相对较少。随着各国与非洲农业科技合作步伐的加快，非洲的原生态资源也在逐渐消失。因此，解决品种在抗性、优质育种等方面的瓶颈，实现中国和非洲作物育种在抗性、优质、高效等方面的跨越式发展具有十分重要的现实意义。

3.2 利用非洲优异种质资源，培育中国多抗、丰产的农作物新品种

随着全球环境污染、生态环境破坏及气候条件变化等诸多因素影响，作物病虫害危害加剧。利用非洲国家原生态的抗病、抗虫基因资源，培育抗病虫作物新品种是解决病虫害问题的根本措施。同时，营养高效的作物新品种的培育和推广将有助于减少化肥的施用量，缓解巨大的农产品需求对脆弱的土壤生态环境的强大压力，近年来由于化学农药和肥料的过量使用，使大面积农田遭到严重污染。此外，河南、安徽淡水资源严重短缺，干旱缺水成为制约农业和经济发展的最重要因素，培育抗旱品种是解决水资源短缺的有效途径。因此，如何从非洲丰富的基因资源中发掘环境友好型的抗病虫、高效、抗旱基因，培育高附加值、少投入（如灌水少、施用农药化肥少等）、高产出（如高产、优质等）的突破性品种，对于解决水源紧缺、水土流失、土地酸化等严重的生态安全问题具有重要意义。

4 加强中非农业合作的建议

国外农作物引种是中国农作物品种资源工作的重要部分。在欧美农业发达国家作物优良品种不断冲击、挤占中国种业市场的情况下，既需要充分利用国外优质资源，特别是非洲国家特异性资源，培育出抗病优质的作物新品种；又需要加强与非洲国家的合作研究，加强非洲种质资源的保存与育种，开展对非洲农作物资源的抢救性引进。

4.1 加强对非洲农作物资源的抢救性引进

鉴于目前非洲国家原生态资源丰富，农家品种占主体，优质资源多。在非洲国家原生态资源消失之前，加强农作物资源的抢救性引进与合作研究，利用这些引进的农作物品种和优异种质在中国直接推广利用或用作亲本培育新的品种，对不断提高中国农作物产量具有重要意义。中国的国外引种历史悠久，目前栽培的840种作物中约有一半为国外引进[18]。非洲有50多个国家，农作物种质资源十分丰富，可引进的作物品种和种质资源很多。因此，建议将非洲国家种质资源引进交换工作纳入援非农业交流与合作范畴。通过调研和分析，不失时机地搜集各类植物种质资源，为有针对性地进行种质资源交换和进一步改良中国的农作物、牧草、蔬菜、家畜和家禽等品种提供依据。建议将种质资源引进交换工作纳入援非农业合作范畴。

4.2 针对性的引进非洲资源，做到引有所用

华中五省夏季气候炎热、暴雨频繁，和非洲国家雨季相似，农业生产上经常发生水稻高温下结实性差、园艺作物长势弱等现象，生产上急需抗性强的优质品种。因此，针对华中五省当前农业生产实际和长远需求，从夏季气候相似的非洲国家收集优异作物资源，进行资源创新利用，改良华中五省现有的作物品种，同时加强育成品种在非洲国家的示范推广和应用是中国作物资源创新的需要，也是非洲国家保障粮食安全的需要。

通过引进优异资源，搭建国际科技合作交流平台，开辟农业科技交流与合作新渠道，培育出一支具有国际竞争力的农业科研队伍，提升中国农业科研的国际影响力。

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