基因资源的保存

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第801页（3149字）

基因资源又称遗传资源或种质资源，是指决定生物性状的核内核外的基因总和。

在育种中，由于基因资源来自特定的品种，因此一般采用“品种资源”这一术语。还有些基因资源来自未经人工选择的原始群体或亲缘物种。

基因资源是动植物育种的物质基础，而育种工作也永远就是基因资源各种形式的重建和改造。育种工作近代的显着成就无一不与关键性基因资源的发掘和利用有关。

但是，现代工业、交通的发展，住宅区的延伸，大片土地的开垦，森林和草原植被被破坏……在加速野生资源的消失。农业生产不断现代化也在促使基因资源的日益贫乏。这首先是育种本身就是这一进程的参与者。对品种高产和特定品质及农艺性状的要求不断把种植品种推向单一化，其遗传基础变得愈来愈脆弱。大批农家珍贵品种被淘汰。人类面临种质资源如此丧失的威胁，不得不引起各国农学家和生物学家的深切忧虑。

1974年，国际植物遗传资源委员会(IBPGR)成立，在协调和促进世界遗传资源搜集和保存活动方面发挥重要作用。到1990年，全世界种质基因库(0℃以下)已从1974年的8个发展到106个，建立了世界种质库网络，分别承担各种作物的全球长期保存任务。

中国农科院国家种质库承担了全球油菜、大白菜、萝卜和亚洲地区小麦的长期保存任务。

中国已建立起的种质资源数据库系统是目前世界上最大的遗传资源数据库系统之一，包括3个子系统，即国家种质库管理数据库子系统，农作物种质特异性评价数据库子系统和国内外农作物种质交换子系统，分别有22．1627、27．2710和9．7452万份种质以及332．4405、813．9214和113．3969万个数据项。

全部系统数据项符合国际规范，计算机网络管理。

动植物基因资源保存途径有3个方面：①就地保存，即通过保护动植物原来所处的生态系统来保存；②异地保存，即把植物迁出他们原来的生长地，保存在动植物园里；③离体保存，即保存植物种子、根、茎、花粉和组织培养物：分生组织，胚，花药，花粉，单细胞、原生质等以及动物的精液、卵细胞、受精卵、精卵母细胞、原细胞和体细胞等。

自然保护区是指具有代表性的自然景观，珍稀动植物天然分布以及其它许多为科研、教育目的而划分的需要加以特殊保护的地区。自然保护区是动植物、微生物的天然贮存库，为人类生活提供丰富的资源，也为植物育种提供珍贵的野生资源，对维持生物圈的生态平衡、改善环境、保持水土和涵养水源起着积极作用。在自然保护区，由于其中动植物群体处于自然的生态平衡状态，又加以人工保护和科学管理，选择因素和遗传漂移可减少到最低限度。国际上，1972年开始了“人与生物圈”计划，有46个国家提出了177个生物圈自然保护区。

中国批准将长白山、鼎湖山和卧龙自然保护区加入这一计划。中国自然保护区数量和面积(仅占国土面积0．17%)远不及发达国家和某些发展中国家(如日本占15%，联邦德国和美国占10%，英国和瑞典占8%，墨西哥占2%等)。随着中国国力增强，相信，这方面工作定有较大改善。

动植物园。

建立各类综合的、特种的动植物园，使一些珍稀动植物完全置于人工保护和管理之下。但保护在这里的动植物由于失掉原产地生态系统，加之数量极其有限，因而基因组成受选择、突变和遗传漂移等因素影响很大，尤其需要经常以种子繁殖的一、二年生植物为最。

因此动植物园只能起临时“救生艇”的作用。

种子库。

由于能溶纳大批样本，是目前保存基因资源最实际有效的方法。但是群体遗传学的理论和实践证明，种子在长期库存中一般是不能保护原来采集时的遗传结构的。

这是因为(1)种子生活力的差别存在，就有可能破坏材料的原有基因组成；(2)材料更新时的自然条件对材料的选择作用；(3)材料间的异交；(4)由于每份材料有限而发生遗传漂移；(5)贮藏过程中的遗传性变异。常规栽培植物种子贮藏技术已基本解决，但对于许多野生植物，特别是其中一些“顽拗型”植物种子保持生活力的贮藏条件还知之甚少或无全无知。

花粉贮藏。此项技术已研究和实践1个世纪，但仅能满足育种上人工授粉要求。花粉寿命远较种子为短，有的仅存活几天(如禾本科、莎草科等)、有的在接近0℃条件下最多也只能保持1～2a的活力(苹果、梨、银杏等)，尽管已有在超低温(－196℃)下长期贮存成功的一些例子。另外，花粉在遗传组成上有分离，用来恢复二倍体遗传组成很困难。

所以，花粉作为种质贮存还有许多问题。

营养体贮藏。营养器官如茎段、芽、块根、块茎、鳞茎、球茎之类在生产上的贮藏是用来繁殖或食用的，通常贮藏一年左右，作为种质贮存还远不符合要求。营养器官含水量大不易长期贮存。

这方面研究还很少。

组织培养。

利用特定培养基在试管中培养植物器官、组织、花药、花粉、单细胞或原生质体的研究工作已取得重大进展，而且已用于育种、繁殖珍贵苗木和保存种质的实践。我国已建成薯类作物试管苗种质库，保存甘薯种质410份，马铃薯实生块茎50份。

这项技术占空间小，便于管理，又能长期保存，一旦需要能在较多时间里繁殖大量个体，是极有前途的种质保存方法。

待研究解决的是培养过程中往往发生体细胞遗传性变异问题。

细胞银行。就是将生物的遗传信息以细胞群的形式在极度冰冻条件下(－196℃)贮存起来，一旦需要就将冰冻对象解冻并恢复培养再生出新的个体。

这方面工作在动物上最为成功。

冷冻精液已广泛用于繁殖家畜。

用冷冻的牛羊猪兔卵细胞和受精卵繁殖成功的事例也不少。在利用人工胎座培养解冻胚胎的研究上已有了突破。在我国昆明已建立了滇金丝猴、懒猴等12种猴子及其它珍稀野生动物的体细胞和精子超低温冷冻库。植物细胞由于有牢固的纤维素壁和具有巨大液泡，冰冻贮存研究面临着比动物方面多得多的问题。植物几乎所有细胞皆具有全能性，解冻后容易再生。这是动物所不及的。

目前只在分生组织和花粉(含水量较少)冰冻贮存研究上有较大进展。

在基因资源保存技术和理论上还存在许多有待解决和深入研究的课题，诸如许多野生种和“顽拗型”种质的贮藏条件，无性繁殖植物常规长期贮藏方法，动物和植物体细胞冰冻贮存和解冻后的再生技术，贮藏种质遗传完整性的保持等。利用基因文库技术直接保存基因克隆是未来研究最活跃的领域。如何采用基因工程和细胞工程技术恢复已灭绝的种群也将是生物学家追求的目标。

。【参考文献】：

1 张宇和，等．植物的种质保存．上海：上海科学技术出版社，1983

2 安彩泰．基因资源的保存．生物学通报，1987，2∶13～15

3 Sloten D H Van. The role of curators, breeder and other users of gemplasm in characteriation. Newsletter, IBPGR Regional Committee for Southeast Asia, 1978,3～8

(甘肃农业大学安彩泰教授撰)