1植物遗传资源应当是今后生物多样性保护的重点

生物多样性是人类赖以生存和发展的物质基础, 具有巨大的生态服务功能。全球生物多样性每年为人类创造的服务价值远高于经济生产总值。目前, 人类生存与发展主要还依赖于自然生态系统的巨大服务功能, 包括生物多样性提供的良好生态环境, 以及遗传多样性给农林牧渔新品种培育提供的物质基础。然而, 遗传多样性(遗传资源)作为生物多样性的重要组成部分及物种多样性和生态系统多样性的重要基础, 其实际和潜在价值尚未得到足够的认识和重视(中国生物多样性国情研究报告编写组, 1998, 2016; Li & Pritchard, 2009)。

本文所指的植物遗传资源包括栽培农作物、野生经济植物、野生和栽培经济林木、野生和栽培药材、花卉观赏植物和能源植物等。其中, 作物和林木遗传资源是维持农林产业可持续发展与竞争力以及粮食安全和能源的基础, 是国家重要的基础和战略资源。野生近缘种(crop wild relatives)是现有栽培植物的祖先或与之遗传关系较近的野生种, 它们含有现代栽培作物所没有的有益基因, 对于提高农业生产量和维持农业生态系统可持续发展越来越重要。林木资源可分为用材、经济林和防护林等树种。其中, 用材树种资源多样性体现在林木的种类多样性和种内遗传多样性两个层面, 丰富的野生林木资源为用材林树种培育、良种选育和林业产业发展奠定了坚实基础(郑勇奇, 2014)。

20世纪下半叶开始, 随着人口增长、农业扩张、工业化和城镇化加速推进以及经济、社会持续发展, 植物遗传资源面临了严重的威胁(Heywood et al, 2007)。在对植物遗传资源的保护中, 有建立种质资源库、基因库, 以及迁地、就地保护等形式, 特别是遗传资源库受到广泛关注并取得了重要成效, 迁地保护也有一定进展。但栽培植物与野生近缘种遗传多样性资源持续减少的趋势未得到根本扭转, 部分地区植物遗传资源亟待抢救。植物遗传资源保护面临的主要障碍之一是缺乏对植物遗传多样性的全面认识, 包括栽培植物与野生近缘种各自的分布模式、遗传结构、种群历史、相互关系和丧失情况等, 研究的严重滞后和信息的大量空白制约了对其制定合理有效的保护、保存和利用策略。《生物多样性战略计划》(2011–2020)(CBD-COP10)的战略目标B强调“减少生物多样性的直接压力和促进可持续利用”, 目标13强调“到2020年, 保持栽培植物、养殖和驯养动物及野生近缘物种, 包括其他社会经济及文化上宝贵物种的遗传多样性, 同时制定并执行减少遗传侵蚀和保护其遗传多样性的战略”。因此, 可以预见的将来, 植物遗传多样性将是保护重点。

长江流域

2长流流域植物遗传资源的战略地位和面临的威胁

中国的植物遗传资源及保存数量位于世界前列。我国是最大的、独立的世界栽培植物形态建成中心和栽培植物起源地(起源中心), 初生和次生起源于中国的作物有136种, 占全世界667种的20.4%(瓦维洛夫, 1982)。虽然我国野生近缘种的遗传多样性极为丰富, 但栽培种的遗传多样性却十分贫乏, 作物野生近缘种的研究与保护亟待重视(马克平, 2012)。

长江流域是生物多样性极为丰富的区域。这是全流域自然地理、地质历史和人类文明史及其相互作用的综合结果(陈家宽等, 1997), 在我国乃至全球的生物多样性中独具特色。长江及其周围湖群被列为“全球200”优先保护热点生态区之一(Olson & Dinerstein, 1998)。《中国生物多样性国情研究报告》确定的17个具有全球意义的生物多样性保护关键区域中有10个全部或部分位于长江流域(中国生物多样性国情研究报告编写组, 1998)。《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011–2030)》确定的35个生物多样性保护优先区域中有11个全部或部分位于长江流域。可见, 长江流域生物多样性具有重要的战略地位。

长江流域与黄河流域同为世界四大农耕文明起源地之一。大量考古资料证明, 中国的原始农业和农耕文明起源于约1万年前的长江流域和黄河流域, 流域内具备生态要素的合理配置, 以及生物多样性提供的农作物野生近缘种、林木资源和家养动物野生种资源(陈家宽和李琴, 2014)。长江流域的作物遗传资源, 在流域自然条件演变和近万年农耕文明耕作制度下, 经历了漫长的自然选择和人工选择, 形成了丰富的遗传多样性。Н. И.瓦维洛夫的栽培植物起源中心学说认为, 中国中部和西部山区及其毗邻的低地(主要位于长江流域)是全球第一个最大的独立的世界农业发源地和栽培植物起源地, 是世界八大作物起源中心之一。全流域的栽培植物数量极大, 初生和次生中心植物种群变异大, 异型和野生近缘种多, 遗传多样性丰富, 特别是长江流域亚热带的栽培植物区系极为奇特和丰富, 在组成上与世界其他农业初始起源地有明显不同。在栽培植物种和属的潜力和优势上, 也超出了其他起源地(瓦维洛夫, 1982)。长江中上游地区是许多中国起源的栽培作物野生近缘种的多样性中心, 而现在的长江中下游地区是水稻(Oryza sativa)、油菜(Brassica campestris)、桑(Morus alba)、茶(Camellia sinensis)、油茶(Camellia oleifera)、柑橘(Citrus reticulate)等的集中产区。长江流域亚热带森林生态系统的林木资源大多处于野生状态, 分布极为广泛, 生境多样, 经过长期的适应和进化, 也形成了丰富的种内遗传多样性。这一区域的主要用材林树种有杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)、毛竹(Phyllostachys edulis)等几十种, 存在显著或极显著的群体内或群体间遗传变异、显著的种源地理变异趋势(顾万春, 2001), 对育种和遗传改良有较高开发利用价值。

野生稻（摄影：宋志平）

长期以来, 由于长江流域具备符合全球经济生产力适宜温度的气候要素条件(Burke et al, 2015), 一直是我国经济社会高速发展、人口密集的区域。随着长江经济带建设和长江大保护战略的推进, 长江流域更成为我国经济社会发展、自然资源利用和生物多样性保护最具冲突的区域之一。目前, 长江流域已建立的生物多样性自然保护体系中, 学界和决策部门在物种多样性和生态系统多样性两方面已开展大量科研和保护工作, 取得了卓有成效的保护成就。但是, 对中华农耕文明史的生态学解读以及与人类生存和生产密切相关的植物遗传资源的研究和严格保护的战略意义, 及其在全世界的重要地位尚没有引起人们足够的重视！

长江流域植物遗传资源保护还面临巨大威胁。目前, 随着城镇化进程对土地利用格局的大幅改变、人类活动对湿地和森林生态系统的干扰以及生境片断化, 流域内野生近缘种遗传资源丧失严重。主要表现在: 野生近缘种因栖息地被破坏、过度采挖、过度放牧等因素而消失; 作物种植品种单一化程度突出而导致遗传多样性逐渐丢失; 珍稀作物野生近缘植物分布居群或居群系统萎缩或消失。魏伟等(2008)提出9种中国应优先利用却被忽视或未被充分利用的首批植物资源名单, 其中猕猴桃(Actinidia chinensis)、荞麦(Fagopyrum esculentum)、香橼(Citrus medica)、枇杷(Eriobotrya japonica)起源于长江流域, 黄花菜(Hemerocallis citrina)的主产区位于长江流域。从2001年至2014年, 我国已建立189个物理隔离保护方式和72个主流化保护方式的农业野生植物原生境保护点, 约1/3位于长江流域(中国生物多样性国情研究报告编写组, 2016), 但这种简单围墙式的保护措施缺少生态学原理与方法的科学支撑, 其保护有效性如何和所保护种群的生存生长状态亟需开展跟踪和监测(于燕波等, 2013)。另外, 还有很多重要的作物及其野生近缘种遗传资源没有纳入自然保护区或成为重要的保护对象。而且, 部分针对遗传资源的保护小区在管理上存在缺失, 对保护对象缺乏科学的认识和研究, 使保护工作难以发挥应有的成效。长江流域林木遗传资源在自然保护区、森林公园、风景名胜区等保护地内受到较好的保护, 但在其他区域的保护难度较大, 尤其是在大面积结构单一的人工林区域, 林木遗传资源原生性和完整性较差, 其遗传多样性急剧下降。目前尚没有针对种质资源或遗传资源保护的立法, 仅农业部《农作物种质资源管理办法》(2003)对植物种质资源的收集、整理、保存、利用等进行了规范, 不足以依法有效保护。

普通油茶（摄影：戎俊）

3长江流域植物遗传资源保护和可持续利用是长江大保护的主要任务之一

2016年, 习近平总书记在推动长江经济带发展座谈会上强调: 长江、黄河都是中华民族的发源地, 都是中华民族的摇篮。当前和今后相当长一个时期, 要把修复长江生态环境摆在压倒性位置, 共抓大保护, 不搞大开发。资源分布的时空格局决定了人类文明起源和经济社会发展的空间格局。历史上, 文明的发端和兴衰都是与温度适宜、生态要素优势配置的湿地密切相关, 长江流域的生物多样性资源是中华古文明起源、发展和繁荣的最重要物质基础之一。今后, 长江流域的资源不但是长江经济带和生态文明建设最重要的自然资本, 而且长江流域和我国海岸带一起成为我国能否实现中国梦最为关键的自然地理区域。作物遗传资源是将来长江流域甚至全国农业可持续发展的命脉。因此, 长江流域植物遗传战略资源的整体保护非常紧迫, 需加大保护、研究、开发和可持续利用工作的力度，尽快全面系统地开展长江流域作物和林木遗传多样性的调查工作, 摸清家底和尚未引起重视的遗传资源的濒危情况, 基于它们的调查编目来制定完善和合理有效的遗传资源多样性研究、评估、保护、监测和可持续利用体系。

京梨猕猴桃和两广猕猴桃（摄影：王玉国）

综上, 长江流域植物遗传资源的保护和可持续利用是长江大保护战略的重要切入点和突破点之一。为此, 复旦大学和南昌大学设计并组织出版了“长江大保护与植物遗传多样性”专辑, 得到主编马克平先生的大力支持。本专辑包括本文在内共9篇文章, 首先从长江流域农作物起源、农耕文明形成和发展着手, 从历史与生态视角探讨了其与流域尺度上生物多样性的内在逻辑关系; 在此基础上, 选择了长江流域最有代表性并对全人类生存与发展有重要影响力的粮食作物——水稻和荞麦, 经济作物——茶、油茶、猕猴桃, 以及与人类生存、生活息息相关的林木资源, 分别阐述了它们的发展历史以及遗传多样性现状、保护、可持续利用的紧迫性和策略。最后, 赵耀等(2018)总结了国内外对栽培植物野生近缘种进行原生境保护与迁地保护所取得的进展, 并基于我国实际情况提出了栽培植物野生近缘种的保护建议。对栽培植物野生近缘种利用技术进行了梳理, 探讨了其可持续利用的新思路, 并以长江流域几种代表性栽培植物为案例, 对主要作物类型的保护和利用情况进行了探讨。

对于长江流域生物多样性和植物遗传多样性研究和保护, 本专辑只是管中窥豹。通过本专辑, 我们呼吁决策部门和学界对栽培作物及其野生近缘种的遗传资源给予更多的关注与思考, 高度重视这类战略资源保护、挖掘与利用的科学研究与战略布局, 要在国家重大研发计划与保护地建设上尽快安排, 并率先在长江流域取得突破。长江流域是中国植物遗传资源和作物野生近缘种分布的最重要区域之一, 也是承载中华文明过去和未来的关键地区, 遗传多样性保护、开发和利用任重而道远！