国家农作物种质资源平台的建立和应用

生物多样性 2010, 18 (5): 454–460

Biodiversity Science http: //

—————————————————— 收稿日期: 2010-05-21; 接受日期: 2010-07-27

基金项目: 农作物种质资源标准整理、整合及共享试点(2004DKA30380) * 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: caoys@

国家农作物种质资源平台的建立和应用

曹永生* 方 沩

(中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081)

摘要: 农作物种质资源是生物多样性的重要组成部分, 是作物育种和农业生产的物质基础。长期以来, 我国农作物种质资源标准不统一、资源保存相对分散、信息网络设施薄弱, 制约了农作物种质资源的共享利用。本文提出了国家农作物种质资源平台的概念和架构, 它是一个虚拟式的农作物种质资源机构, 由国家长期种质库、国家复份种质库、国家中期种质库、国家种质圃和国家种质信息中心组成。阐述了农作物种质资源技术规范体系构建的原则和方法, 建立了由110种作物的描述规范、数据规范和数据质量控制规范组成的技术规范体系。提出了以信息共享带动实物共享的思路、方法和途径, 建成了拥有39万份种质信息的国家农作物种质资源数据库和中国作物种质资源信息网(/)。创建了日常性服务、展示性服务、针对性服务、需求性服务和引导性服务等5种农作物种质资源服务模式, 有效解决了农作物种质资源共享利用的难题。 关键词: 农作物, 种质资源, 数据库, 信息共享, 生物多样性

Establishment and application of National Crop Germplasm Resources Infrastructure in China

Yongsheng Cao*, Wei Fang

Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081

Abstract: Crop germplasm resources are a key component of biodiversity, and can serve as a material basis for crop breeding and agroproduction. For a long time, ununified standards, widely-scattered germplasm storage, and weak information network infrastructure have restricted the sharing and utilization of crop germplasm resources in China. In order to overcome these problems, the concept and architecture of a pro-gram called the National Crop Germplasm Resources Infrastructure (NCGRI) were proposed. The NCGRI is a virtual organization which brings together crop germplasm resources from the national long-term genebank, the national duplicate genebank, the national medium-term genebank, the national field genebank, and the national germplasm information center. The principles and methods for establishing a technical standard sys-tem were elaborated. Complete with descriptor lists, a data dictionary, and data quality control standards, the group established a technical standard system for 110 crops. A protocol for sample sharing that is driven by information sharing was put forward. The national crop germplasm resources database with 390,000 acces-sions and the Chinese Crop Germplasm Resources Information Network (/) were estab-lished as repositories. Finally five service-modes including routine service, field display services, targeted services, demand for services, and guide services were created.

Key words: crop, germplasm resources, database, information sharing, biodiversity

农作物种质资源是生物多样性的重要组成部分, 是一个国家最有价值、最具战略意义的资源。农作物种质资源平台建设是实现食物安全、生态安

全和农民增收的重要保障。

美国是较早建立农作物种质资源平台的国家之一, 早在1990年美国国会就立法批准实施国家遗

第5期曹永生和方沩: 国家农作物种质资源平台的建立和应用 455

传资源计划(National Genetic Resources Program), 建成了国家植物种质资源系统(National Plant Germplasm System), 作为农作物种质资源收集、保存、评价、鉴定和分发的平台, 并建立了种质资源信息网络系统(Germplasm Resources Information Network, GRIN), 实现了2,204个属、13,426个种, 共53.5万份种质资源的网络信息化共享, 是世界上最大的农作物种质资源信息系统之一(National Re-search Council, 1991)。2008年美国农业研究局(Agricultural Research Service)和国际生物多样性中心(Biodiversity International)及全球农作物多样性信托基金(Global Crop Diversity Trust)共同启动了“全球农作物种质资源信息网络系统(GRIN- Global)”项目, 旨在建立一个全球性的以GRIN为原型、采用统一标准、基于互联网、开放源代码的农作物种质资源信息管理系统, 预计2010年年底将投入使用(Kaplan, 2008)。

“欧洲植物遗传资源合作计划(European Coop-erative Programme for Plant Genetic Resources)”设立于1980年, 以推动欧洲国家间作物种质资源长期保存和共享利用的合作, 欧盟委员会又于2000年批准建立“欧洲植物遗传资源信息平台(European Plant Genetic Resources Information Infrastructure)”来加强欧盟成员国间的农作物种质资源的信息共享, 该系统提供来自35个欧盟成员国的1,380个属、8,658个种, 共110万份农作物种质资源信息的共享。2009年18个欧盟成员国签署谅解备忘录, 决定设立“欧洲种质库整合系统(A European Genebank Integrated System)”项目, 通过采用统一标准体系, 建立一个虚拟的欧洲种质库, 进一步整合各成员国的农作物种质资源的实物和信息, 加强农作物种质资源的安全保存和共享利用(ECPGR, 2009)。

1990年, 中国初步建成了国家农作物种质资源数据库系统(张贤珍和曹永生, 1991)。为了进一步提高农作物种质资源的利用效率和效益, 解决农作物种质资源规范标准不统一、保存体系不完善、资源保存相对分散、资源整合有待加强、信息网络基础设施薄弱、共享利用困难等问题, 2003年, 我们提出了国家农作物种质资源平台的建设方案, 从2004年开始, 在原有国家农作物种质资源数据库系统的基础上, 着手建设国家农作物种质资源平台。到目前已基本建成了国家农作物种质资源平台, 该平台可以迅速及时地为育种和科研提供丰产、优质、抗主要病虫、抗不良环境的优良种质资源信息和实物。

1平台组成

国家农作物种质资源平台是一个虚拟式的农作物种质资源机构。其宗旨是: 集中体现国家安全和利益, 根据国家发展需求, 收集、保护和利用农作物种质资源, 面向全国开放共享服务, 为新品种选育、科学技术研究、政府决策、人才培养、农业生产和种业发展提供服务。平台的发展目标是: 建成国际一流的农作物种质资源保存和服务中心, 国际种质资源合作和交流中心, 全国农作物种质资源体系的龙头, 高层次种质资源人才培养和科普教育基地。

国家农作物种质资源平台由国家长期种质库、国家复份种质库、11个国家中期种质库(水稻、旱粮、棉花、麻类、油料、蔬菜、西甜瓜、甜菜、烟草、牧草、热带作物)、33个国家种质圃(野生稻、小麦野生近缘植物、甘薯、马铃薯、野生棉、苎麻、野生花生、水生蔬菜、苹果、梨、山楂、桃、杏、李、柿、核桃、板栗、枣、葡萄、草莓、柑橘、龙眼、枇杷、香蕉、荔枝、新疆名特果树、云南特有果树、寒地果树、甘蔗、茶树、桑树、橡胶等)和国家种质信息中心组成。

国家长期种质库负责全国农作物种质资源的长期安全保存; 国家复份种质库负责国家长期种质库保存种质资源的备份安全保护; 国家中期库负责某一种或一类作物种质资源的收集编目、中期保存、整理评价、繁殖更新和分发利用, 并向国家长期种质库提供新收集的种质; 国家种质圃负责某一种或一类无性繁殖(多年生)作物种质资源的收集分类、编目保存、整理评价、繁殖更新和分发利用; 国家种质信息中心负责全国作物种质资源信息管理和信息系统建设。国家农作物种质资源平台按照“统一标准、统一编目、联合上网、资源共享”的原则, 通过中国作物种质信息网, 实现国家种质库(圃)资源的共享。

2技术规范体系

中国农作物种质资源种类多、数量大, 以其丰富性和独特性在国际上占有重要地位。经过50多年的努力, 目前已收集保存了39万份作物种质资源,