如何保护生物多样性 生物多样性保护之品种资源危机



鲁迅先生曾经说过:“悲剧就是把有价值的东西毁来给人看”。而人类正在充当悲剧的制造者,大量的品种资源消失,人类赖以生存的品种资源多样性基础正在被加速破坏。谁是这一悲剧的看客和由此引发灾难性后果的承受者?不仅仅是我们的后人,我们自己也在劫难逃。

一、品种资源危机现状

1996年6月联合国粮农组织(FAO)在德国莱比锡召开国际植物遗传资源技术会议,与会各国专家一致认为,当时全球品种资源危机已经达到了空前水平,品种资源的大量消失正在动摇未来农业可持续发展的基础。

1. 生产用动植物种类日益集中

以农用植物资源为例,地球上大约有5万种可利用的植物种,人类在不同时期利用过的至少有3000种(6%),经人工驯化成农作物的有1200种(2.4%),而大面积栽培的种只有150种(0.3%)。据阿贝尔·萨松分析,目前29种农用植物为我们提供了90%的食物。其中7种谷物(水稻、小麦、玉米、高粱、大麦、谷子和小黑麦)为我们提供了52%的总热量。

中国种植的农作物以粮食作物为主,而粮食作物的种植又以水稻、小麦、玉米三大作物为主。据1996年统计,粮食作物播种面积占农作物播种总面积的75%,而水稻、小麦、玉米分别占粮食播种面积的27%、27%和22%,三者4.3亿吨的总产量占粮食作物总产量的88%。

中国作为畜禽生产大国,肉类产量占世界总产量的25%,禽蛋占46%。我国1992~2002年畜禽生产统计数据显示(见下表),全国肉类产量的98%以上是由猪、禽、牛和羊生产的,而仅猪肉产量就占到肉类总产量的三分之二,禽肉产量逐渐接近总产量的20%。我国禽蛋生产的情况也大体如此,2002年全国禽蛋总产量2462万吨,其中鸡蛋占70%以上。

2. 生产品种日趋单一

在农用植物品种资源方面。在过去的100年间,美国丧失了91%的玉米品种、81%的西红柿品种,7098个苹果品种中也有86%彻底消失;1985~1993年,韩国一些农场种植的14种作物的品种中有74%被替代;1945~1986年,希腊淘汰了95%的小麦地方品种;20世纪70年代初期,法国只剩下12个苹果品种,而在100年前苹果品种的数量超过2000个。国内生产品种的单一化趋势也十分明显,20世纪40年代中国种植水稻品种46,000多个,现在只有1,000多个,其中种植面积超过10万亩的仅322个,而且大部分生产品种属于育成品种或杂交品种。20世纪40年代中国玉米种植品种10,300个,现在大面积种植品种仅有152个,而且杂交品种占总面积的85%。我国小麦生产品种构成变动情况见表一。

在农用动物品种资源方面。20世纪90年代研究表明,全球3,831个畜禽品种中,有618种已经灭绝(16%),30~40%畜禽品种处于灭绝的高度危险之中。据有关部门统计,目前我国20%以上的优良地方畜禽品种处于灭绝或濒临灭绝的危险状态,50%地方品种的群体数量急剧下降,其中猪品种资源消失最为严重,鸡品种紧随其后。

我国家养动物品种资源的流失问题

20世纪70年代后期由于我国生产经营方式的改变,马、驴、牛、驼等大牲畜的数量锐减。20世纪80年代中后期,猪、鸡的配套系又取代本地的猪鸡品种和培育品种,而成为生产的主力。80年代全国开展家养动物资源普查时,已绝灭的品种有荡脚牛(上海)、阳坝牛(甘肃)、高台牛(甘肃)、枣北大尾羊(湖北)、项城猪(河南)、深县猪(河北)、太平鸡(甘肃)、临洮鸡(甘肃)、武威斗鸡(甘肃)、九斤黄(江苏)、定县猪(河北)和邓川牛(云南)等;处于濒危状态的有河西猪,八眉猪、鄂北黑猪、五指山猪、北京油鸡和静宁鸡等。

近年来,又有60余个地方品种灭绝。处于濒危状态的有关中驴、河南挽马、铁岭挽马、晋江马、草原红牛、复州牛、早胜牛、安西牛、涠洲黄牛、舟山牛、冀南黄牛、独龙牛、民猪、通城猪、荣昌猪、巴马香猪、潘郎猪、圩猪、六白猪、岔路黑猪、雅阳猪、北港猪、碧湖猪、湖羊、大尾寒羊、同羊、湖区藏羊、塔什库尔干羊、兰州大尾羊、阿拉善驼、天津凤头鸡、溆浦鹅。家养昆虫中数量锐减的有阿坝蜜蜂、宽甸中蜂、陕北中蜂。

据1904年统计,家蚕资源仅江浙两省就有1270多个品种,而现在全国仅有700多个品种保存在中国农业科学院蚕业研究所,由于城市氟化物污染,保存的品种中三分之一有中毒现象。

 如何保护生物多样性 生物多样性保护之品种资源危机

3 生产品种遗传基础狭窄

农业生产品种不仅数量在迅速减少,而且其遗传基础也日益狭窄。目前,我国杂交水稻占水稻种植面积的50%,而杂交水稻的不育系绝大部分为“野败”型、恢复系多为从国际水稻所引进的IR系。全国推广的小麦品种大约50%具有南大2419、阿夫、阿勃、欧柔四个品种或其派生品种的血统,而其抗病性主要源于洛夫林系统。占全国玉米种植面积一半左右的杂交品种具有“Mo17”、“黄早4”两个自交系的血统。国外情况也不例外。如,美国大部分红硬(质)小麦均与引自波兰和俄罗斯的两个品系有关。

4、野生品种资源大量减少

品种资源中的野生种、野生近缘种和珍稀物种急剧减少,其危机状况更为严重。例如,1968年在云南进行资源考察时发现了26个普通野生稻分布点,而到1980年前后就只剩下景洪、元江两个分布点,现在这两个点只有少量的几丛普通野生稻。1979年,在广西贵县麻柳塘分布的普通野生稻面积达419.4亩,目前已基本消失;广西武宣县濠江水系沿岸普通野生稻长达35公里的分布区,现在也已大部分消失。还有一些地区的桑、茶、果树和药用植物同样缺乏有效的保护。

各小组的同学也可以就同一作物或畜禽品种,从不同的角度(育种、生产、市场、消费等)、借助不同的手段(直接调查、网络调查等)展开调查,最终形成一个更加全面、更加切合实际、更具有指导价值的调查报告。

二、品种资源危机的原因

二战以后由于农业集约化经营和专门化高产品种的广泛应用,世界各国生产品种良种化和生产水平均显著提高。以畜禽生产为例,目前我国生猪良种和改良品种比例达到95%以上,肉牛60%,绵、山羊80%,家禽95%以上。大量在生产性能、经济效益方面不具有竞争优势的地方品种,从生产上被淘汰下来。又由于片面追求经济效益,大量引进国外品种、滥用杂交的方法改良地方品种,并且没有采取必要措施对地方优良品种给予适当保护,导致大量地方品种资源在短期内迅速消失。据报道,全世界有牛品种1,000多个,在最近100年内,由于广泛利用引进品种与地方品种杂交,导致450个地方牛品种消失。

对环境资源的不合理利用和生态环境的恶化,是导致野生品种资源严重破坏的主要原因。如,山东省垦利县黄河入海口附近,原有数万亩野生大豆,每年可采集种子数千公斤,由于开采石油和开垦农田,目前只有零星分布。1964年在云南省景洪县发现普通野生稻和疣粒野生稻两个种,分布在不同海拔、不同生境的24个地方,由于发展橡胶种植业,开垦农田,现在已近绝迹。据1978~1980年普查,广东、海南两省共有1182个野生稻分布点,到1994年冬抽查发现,尚有野生稻的分布点只剩下不足20%,尚存的分布点的面积也极度缩减,并遭到人畜侵害。有人预言,若不采取紧急保护措施,云南、广东、海南三省的野生稻,在3~5年内有全部灭绝的危险。其他作物的野生近缘物种也遭受着相似的命运。

品种资源是千万年来自然界留给人类极其宝贵的财富。然而由于人类对其价值认识不足、保护观念淡薄,并且没有及时采取必要的保护措施,正在导致大量品种资源逐渐消失,甚至人类的许多行为还在加速其消失的进程。因此,有专家呼吁应加强公民对品种资源保护知识的教育力度,并在高等学校增设品种资源管理与保护专业,培养从事品种资源保护、管理和教育方面的高级专门人才。通过教育,形成人们珍视品种资源、自觉保护品种资源的观念,并转化为自觉行动,从而保障农牧渔林业生产的可持续发展。

三、品种资源危机的危害

1. 品种资源危机限制了优良新品种选育,危及农业的可持续发展

品种资源作为品种选育和改良的资源宝库,其遗传基础的日趋狭窄,已经成为制约优良新品种选育的瓶颈。从上世纪80年代中期以来,我国乃至世界主要国家的新品种选育工作进入了艰难的“爬坡”阶段。作物产量徘徊不前,品质和抗性也难有突破性进展。究其原因,主要是亲本材料遗传基础狭窄。由于连续的定向选择,现有生产品种的品种内、品种间的遗传差异越来越小,有可能最终导致选择的极限,甚至品种崩溃。

例如,育成的小麦品种数百个,其亲本大都离不开14个骨干亲本。更有甚者,生产上使用小麦品种的80%都有IB/IR代换/易位系的血统。又如,大豆,1923—1992年全国共育成564个品种,其中208个有金元的血统。玉米种植面积在200万亩以上的单交种有24个,其中21个品种总共仅利用了9个自交系的遗传资源。

拓宽品种遗传基础成为育种工作的首要任务

品种遗传基础狭窄致使新品种选育工作很难有大的突破,拓宽品种遗传基础,增加品种的遗传多样性,已经成为育种工作的首要任务。贾继增等(1997)用RFLP(Restriction Fragment Length Po1ymor- Phism,限制性片段长度多态性)分子标记技术对14个普通小麦品种(系)的遗传多样性进行检测,在总共472个遗传位点中有283个位点表现出多态性。其中“硬粒小麦/山羊草”杂交后代,经加倍后育成的Synthetic的特有位点变异共有175个;地方品种“中国春”多态位点只有12个;而英国的品种间杂交品种Highbury一个多态位点也没有。该项研究,从分子水平上证明了现代选育品种的遗传多样性最差,而野生品种资源(含野生种、野生近缘种)和地方品种具有丰富的遗传多样性,并带有许多重要经济性状的优异基因。许多品种的遗传基础狭窄,利用野生品种资源、引进品种、地方品种扩大其遗传基础是非常必要的。

案例:野生果品资源利用

中华猕猴桃是起源于我国的野生果树,1906年新西兰人从中国武昌带回一些野生资源,经过多年的研究,培育出果大味美的栽培品种,目前栽培面积超过30万亩,每年创汇3亿美元,成为新西兰创汇支柱产业,并被誉为“国果”;我国目前在野生果树方面还大有潜力可挖,仅野生状态下的猕猴桃全国蕴藏量就在15万吨以上,野生葡萄也有数万吨。

现代优良品种的选育多建立在大量收集和利用品种遗传资源的基础上,国际水稻研究所选育IR36高产水稻,就是这样一个成功的范例。20世纪80年代,该品种在菲律宾、印度尼西亚、越南的种植面积分别达到273万hm2、530hm2和210hm2,每年可增产500万吨。选育IR36高产水稻共利用了来自6个国家的13个水稻品种和1个水稻近缘野生种,而这个近缘野生稻(Oryza sativa)是在5000份种质库存品种和1000份育种品系中筛选出来的。这个事例从另一侧面说明,有限的品种资源,必然限制优良新品种选育的成效。

2. 品种资源危机可能导致灾难性后果,危及人类的可持续发展

品种资源的多样性是保证农牧渔林业持续发展的基础和必要条件。高产品种的普及,迅速提高了农牧渔林业产品的产量。但当某一品种被极大面积地推广后,会导致该品种资源多样性的急剧下降。而遗传多样性正是各种品种抵抗不良气候和防御毁灭性病虫害的安全因素,日趋单一化的生产品种无法适应多样化的复杂环境。生产品种在遗传上的均一性越强,越容易遭受突如其来的干旱、病毒或病菌(虫)的侵袭,成为农牧渔林业生产不稳定的根源,危及人类生产系统的可持续发展。与此相反,某一品种的遗传多样性越丰富或品种遗传基础越宽广,其生产就越稳定。

世界范围内的品种资源日益恶化,严重影响农牧渔林业生产的可持续发展。物种(或品种)的生存能力与其遗传多样性成正比。物种(或品种)的灭绝并不仅仅意味着一个物种(或品种)的消失,更重要的是它所携带的遗传基因也随之消失,而丧失的遗传资源用任何高新技术都无法再生。如果大量的品种资源被替代或丧失,会导致品种遗传多样性的降低和一致性的增强,其后果是容易导致品种的遗传脆弱性和病虫等自然灾害的频发,甚至造成灾难性后果。

遗传一致性带来的问题

遗传一致性造成严重威胁最著名的例子发生在爱尔兰,1845~1860年间当地主食作物马铃薯因爆发晚疫病(真菌病害)而绝产,导致50万人饥饿而死、200万流落海外。在中国小麦生产史上,20世纪60年代因不抗锈病的“碧玛1号”品种大规模推广(数千万亩),致使1964年突遇锈病大发生而损失惨重;1990年再次由于小麦锈病大流行,带有洛夫林血统的小麦失去抗病性而损失产量26.5亿公斤。另一个例子发生在美国,1970年玉米小斑病流行,使玉米平均减产15%,直接造成10多亿美元的经济损失;其原因是当时美国种植玉米的70%,使用了同一个胞质雄性不育系培育的杂交品种,而这类杂交种均对玉米小斑病高度敏感。正是1970年的那场玉米小斑病病害,促使美国农业当局意识到了现代农业的脆弱性已发展到非常严重的地步。

品种资源是维持人类生存、维护生态安全和实现经济与社会可持续发展的战略性资源。品种资源危机对人类生产和支持系统造成的危害是多方面的,如何才能有效保护品种资源、避免品种资源危机及其危害的进一步加剧,我们将在后续章节中进一步学习和讨论。

  

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