中国特色热带植物种质资源库

文/刘永花 李琼 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所

热带作物种质资源种类繁多，分布在世界138个热带国家（地区），其中94个属于典型热带国家（地区）。我国热带植物资源约占我国植物种类的1/3。

热带作物种质资源整合与共享

为整合全国植物种质资源，规范植物种质资源的收集、保存、鉴定、评价、研究利用，实现植物种质资源的充分共享和可持续利用，科技部于2003年启动了国家自然科技资源平台建设项目，该项目是一项连续性、需长期积累的基础性工作，其根本出发点就是使全社会获得永续利用的自然资源。

热带作物种质资源的整合与共享，是国家自然科技资源平台的重要组成部分，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所从2003年开始立项，此后历经了2003～2009年的平台建设、2011～2016年的运行服务阶段两个发展阶段。

经过10多年发展建设，热带作物种质资源保存量扩大了10倍，鉴定准确率达99%以上，资源信息共享效率提高了23倍，实物共享效率提高了10倍，年有效利用种质资源数提高了12倍，为科技创新、产业发展、知识普及发挥了重要作用。

2016年12月24日，科技部、发展改革委、外交部、商务部联合印发《推进“一带一路”建设科技创新合作专项规划》，实施热带农业“走出去”战略，明确“与沿线国家广泛开展作物种质资源联合收集与共享”；2017年，农业部、发展改革委、商务部、外交部联合发布《共同推进“一带一路”建设农业合作的愿景与行动》。

2018年4月13日，习近平总书记在庆祝海南建省办经济特区30周年大会上指出，要支持海南建设全球动植物种质资源引进中转基地。2019年中央一号文件强调，加快推进并支持农业“走出去”，加强“一带一路”农业国际合作，主动扩大国内紧缺农产品进口，拓展多元化进口渠道，培育一批跨国农业企业集团，提高农业对外合作水平。同年，科技部、财政部对原有国家平台开展了优化调整工作，批复了由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所牵头实施的国家热带植物种质资源库，主管部门为农业农村部。

中国热区小，世界热区大，我国与热带国家在农业产业领域具有明显的互补性和广阔的合作空间。开展热带农业技术转移转让，既是响应国家政策支持也是为“走出去”涉农企业提供本土化技术的重要手段，中国热带作物产业在品系培育、病虫害防控、加工与产品流通等全产业链的各个环节技术成熟，具有示范带动效应，通过交流培训、技术转化，可以有效地将我国先进的农业技术传播给广大热带国家，建立技术示范点，带动当地经济发展，保障粮食安全，减少贫困，进而不断扩大我国在“一带一路”热带国家的影响力和软实力。

热带作物种质资源基础性工作图

全球最大热带作物种质资源综合保存基地

国家热带植物种质资源库建设围绕学科前沿和国家需要，遵循“自愿参与、属权不变、服从规则、共享共赢”原则，立足现有工作基础，统筹规划，分步实施, 以热带作物种质资源为核心载体，融合圃、库、实验室，对资源进行有效的整理整合、共享服务；构建了相对独立和完整的保存、基础工作、基础技术三大体系；建成全球最大的热带作物种质资源综合保存基地，形成统一、规范的热带作物种质资源保护与利用技术体系。

资源库凝聚了一支稳定的具有一定规模的热带作物种质资源研究队伍，形成了一个中国热区互助互利的协作研究网络，其热带作物种质资源科技创新团队包括7省23家科教单位，专家由58名增加到现在的359名，其中研究员52名、副研究员143名，博士70名、硕士169名。此团队获得“2008年度神农中华农业科技奖创新团队”称号。

资源库构建了主要热带作物种质资源鉴定评价技术体系，系统研制了68种主要热带作物种质资源描述规范、数据质量控制规范和数据规范，研究工作共出版专著25部，制定农业行业标准48项；采用统一的技术规范，对1.65万份种质的植物学、农艺、品质、抗逆、抗病虫等性状进行了系统评价，获得201万项次有价值的数据，筛选出优异种质2000多份，并培育出50个新品种；构建了以种质库集中保存与种质圃适度分布相结合的热带作物种质资源保存体系，已建设完善了26个活体资源保存圃和热带作物种质资源中期库，保存热带作物种质资源2.9万份，占全国热带作物种质资源保存总量的81%；构建了覆盖全国甚至全世界、集数据信息、服务和工具为一体的综合性热带作物种质资源信息网和共享服务平台；通过互联网，实现了20多万项数据资源的全社会共享，为热带作物种业科技创新、热区农民增收、扶贫攻坚战略、“一带一路”建设、国家热带农业科学中心提供了基础支撑。

助力脱贫攻坚 服务“一带一路”

通过国内外合作研究、品种推广等方式，向我国福建、广东、广西、海南、云南、贵州、湖南、湖北、上海、山东等省市科研和生产单位以及泰国、哥伦比亚、柬埔塞、老挝及非洲等国家和地区提供了11.9万多份次资源实物材料，应用于科学研究、生产种植、产业扶贫。支撑科技项目514项、论文510篇、论著23部、标准23项、专利100项、科技成果及获奖40项；项目培育出的“热研7-33-7”橡胶树、“文椰2号”椰子、“华南9号”木薯、中粒种咖啡“无性系兴28号”“热研17号”爪哇葛藤、“卡蒂姆CIFC7963（F6）”咖啡、Own Choice澳洲坚果、“桂热芒284号”芒果等50个新品种，在国内外辐射推广面积达337万公顷，对国家脱贫攻坚和“一带一路”建设、农业供给侧结构性改革发挥了重要作用。

与品种相配套，结合海南、广西和云南不同生态区的技术需求，按照全产业链进行技术熟化、组装、整合，形成三大技术和标准体系；通过农业科技110、科技创新团队、标准示范园等政府搭建的推广转化平台，针对海南、广西和云南芒果产区特点，在海南建立“农业科技110+标准示范园+企业（农民专业合作社 ）+农户”，在广西建立“政府+科技创新团队+标准示范园＋企业＋农户”，在云南建立“政府 +专家智能系统+标准示范园＋企业＋农户”的具有区域特色的高效推广模式，通过这些推广模式，促进了芒果优良品种和关键技术的快速推广应用，解决了科技与生产脱节的问题，支撑了我国芒果由零星种植到产业规模化发展。项目实施以来，累计推广5000多万亩，推动种植区北扩4个纬度，形成全国早熟、中熟、晚熟优势区域布局，鲜果采收期从5～8月延展到周年，近10年种植面积、产量、产值分别增加 135%、180%、279%，跃居世界第三位。支撑老少边穷地区乡村振兴和脱贫攻坚，近3年果农人均纯收入从4969元增至1万元以上。“攀枝花模式”和“广西模式”分别于2015年、2016年被国务院扶贫办确定为全国产业精准扶贫三大范例之一。

典型案例3. 世界第五大果树作物芒果攀枝花模式助力精准扶贫

“一粒种子可以改变一个世界，一个品种可以造福一个民族”。中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所有关芒果优良品种筛选培育项目的实施，有力地支撑了四川省攀枝花市和贵州省黔西南州的芒果产业崛起壮大。

芒果基因组解析研究

芒果是漆树科芒果属热带常绿大乔木，是世界第五大果树作物，也是第二大热带果树作物。芒果种质资源丰富，但现代育种实践中对芒果资源的利用极为有限。长期以来，芒果育种主要依赖实生选种、杂交育种等方式，其育种周期长、限制因素较多。芒果基因组的解析，为芒果种质资源研究及其分子设计育种打开全新窗口。

2014年，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所启动了芒果基因组解析研究，联合中国科学院微生物研究所等10家单位，绘制了芒果染色体级别精细基因组图谱，并从基因组水平揭示了芒果物种进化机制和栽培品种驯化历史，我国芒果种质资源起源进化及重要性状鉴定研究居于世界领先水平。相关研究成果在线发表在基因组领域国际顶级杂志《Genome Biology》（IF=14.028）上。

研究团队通过对传统芒果品种阿方索进行深度测序和组装，得到了大小为393Mb的芒果精细基因组图谱。对组装和注释结果进行分析，结果表明，芒果祖先于3300万年前发生了全基因组复制事件，而复制后的双拷贝基因

中，与能量代谢相关的基因被选择性保留了下来，这些基因可能为该时期芒果应对大气二氧化碳浓度急剧降低和全球气候变冷提供了适应性优势。同时，研究团队在众多扩张的基因家族中，发现一个名为CHS的家族，其可能与漆酚合成相关。漆酚，是芒果等漆树科物种中特有物质，该物质能引起人体强烈的致敏反应。该发现将为阐明漆酚合成的分子机制提供基础。该项目还对48个芒果品种和4个同为芒果属的近缘物种进行了重测序。进一步分析表明，芒果传统品种分为印度和东南亚两大类群，而多数商业品种出现了等位基因混杂。存在于中国南部和东南亚国家的芒果农家品种，在东南亚类群中形成了独特的亚类群；有趣的是，海南等部分区域的农家种资源也出现了和商业品种类似的等位基因混杂。

芒果种质资源与攀枝花模式

我国芒果研究始于20世纪50年代末，90年代芒果产业迅速发展。海南、广东、广西、云南等芒果主产区均有芒果研究机构，但科研力量分散、薄弱，随着2003年国家科技基础条件平台项目子项目“热带作物种质资源标准化整理、整合及共享试点”的实施，作为主要热带作物之一，芒果凝聚了来自不同主产区芒果研究机构科研力量的协作攻关，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所作为项目牵头单位，借此契机联合中国热带农业科学院南亚热带作物研究所、环境与植物保护研究所、广西壮族自治区亚热带作物研究所和云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究成立芒果创新团队。

热带作物品种资源研究所所长、国家热带植物种质资源库牵头人陈业渊，长期致力于种质资源研究，带领芒果创新团队发展芒果产业从海南到四川攀枝花再到贵州兴义，每一片芒果地都留下了他们的足迹。

四川攀枝花芒果从无到有，开创了世界纬度最北（26°～27°）、海拔最高（1200～1500米）的坡地果园生产模式，打造了我国唯一的优质、晚熟芒果生产基地，成为国家地理标志产品，享誉全国。

作为攀枝花助农增收的支柱产业，攀枝花芒果产业的崛起壮大，离不开中国热带农业科学院提供品种、技术等方面支撑。产业发展初期，区域性适宜优良品种的匮乏是其遇到的第一个难题。中国热带农业科学院先后引进十几个优良品种进行试种筛选，经过10余年的努力，终于筛选出适合当地种植的优质、晚熟、丰产、稳产的凯特、金煌、吉禄等品种，并逐渐受到了消费者的青睐，迅速成为攀枝花的主栽品种。同时，中国热带农业科学院的专家联合当地科研、农技部门研发出“轮换修剪”“果实套袋”“病虫害防控”等一批与品种相配套的栽培技术，为当地芒果产业的发展提供了技术保障。

助力贵州“两江一河”流域脱贫

2014年，中国热带农业科学院的专家们在贵州黔西南州调研发现，“两江一河”流域（南盘江、北盘江、红水河）光、热、土地等资源丰富，具有发展芒果产业得天独厚的优势；而且贵州省黔西南州是我国石漠化典型代表区，也是我国“十三五”精准扶贫的主战场之一。该地区属老少边穷地区，是典型的低纬度、高海拔山区和酸性、微酸性红黄土壤及喀斯特地貌，在这块土地上生活的老百姓收入来源少、生活水平极低，种植作物以传统的玉米为主，亩产值千元左右，仅能保障温饱。

由此，陈业渊研究员带领专家团队，协同贵州省农业科学院亚热带作物研究所骨干人员组建联合攻关与示范推广团队，在系统研究石漠化山地绿色高效热带农业发展路径的基础上，以优良芒果品种为重点，集成构建“果－草－畜－肥”一体化生态循环农业，取得了显著的经济、社会和生态效益。累计展示、示范推广优良品种22个，选出适合当地主栽的金煌、红玉、“桂热82号”等优良品种6个，新品种及技术示范推广5万亩以上，亩产值3000元以上，户均年纯收入达1.5万元右，带动4000户家庭脱贫致富，初步探索出科技推进石漠化贫困地区经济发展的新模式，支撑热带山地绿色高效农业可持续发展，助推广大石漠化地区农民早日脱贫致富。产业的发展，对该地区400多万农村人口的脱贫致富具有重大意义，为具有潜力的黔西南芒果产业发展奠定了基础。

典型案例4.世界第六大粮食作物木薯我国在“一带一路”建示范基地

木薯

木薯是世界第六大粮食作物，是非洲、南美洲热带地区老百姓的主粮。我国自1954年开始收集引进资源，如今建立了全国唯一的国家木薯种质资源圃，保存850份种质和2000多份育种材料，核心种质占85%；培育出自主知识产权的品种15个。世界上有99个国家种植木薯，平均鲜薯产量约15吨/公顷，我国种植面积40万公顷，平均单产30吨/公顷，每年进口木薯产品（淀粉、变性淀粉、干片、颗粒等）折合鲜薯1800万吨。随着国家“一带一路”倡议的实施，我国企业纷纷“走出去”，然而急需品种资源和技术支撑。

多年来，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所储备了良种及栽培、加工和综合利用实用技术，通过提供种质资源、信息服务、培训服务、科普服务等方式，为50多个国家和地区提供服务，为5个国家派出援外专家，为中国企业海外发展种植木薯提供技术支持。

为实现我国热带农业技术“走出去”、提升当地热带作物生产技术能力、提高我国热带作物种质资源研究水平，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所已为PPM亚洲林业有限公司、中兴能源公司、中地海外公司、坦桑尼亚时代集团、香港金铿集团等20多家企业“走出去”提供了技术支撑，在东南亚国家柬埔寨、菲律宾、老挝，以及非洲国家刚果（布）、刚果（金）、尼日利亚、安哥拉、赤道几内亚和坦桑尼亚等“一带一路”国家建立了10余个示范基地；与此同时，建立了中国-尼日利亚木薯中心、中国热带农业科学院-柬埔寨农业试验站、中国-巴西木薯蛋白质组联合实验室、中地海外阿布贾农业试验站等国际合作平台。

目前“华南5号”“华南8号”“华南14号”等华南系列木薯新品种在“一带一路”国家累计推广面积1000万亩，平均产量达35～45吨/公顷，提高当地单产2～3倍。