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黑龙江齐齐哈尔市牧草种质资源现状及保护利用论文

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2024-05-11 10:52:07    来源:    作者:zhoudanni

摘要:草业的发展离不开对牧草的研究,目前关于牧草的 研究, 主要包括育种和种质资源2个方面,而牧草育种 的基础是牧草种质资源的研究[1] 。牧草种质资源为所有 牧草物种及其可遗传物质的综合[2-5] ,是物种进化和遗传 学研究的基础,也是育种工作的物质基础。各国对牧草 种质资源的研究都极为重视。随着我国现代化进程的加 速,传统的牧草种质资源所处的生存环境也发生了巨大 的变化,使得牧草种质资源面临较大的消失风险,尤其是特色地方野生牧草资源面临更大的消失风险。

  摘要:牧草种质资源是草业可持续发展的基础,地方性牧草种质资源往往具备独特性状和较强的抗性能力。随着现代化进 程的加快,传统牧草种质资源的生存环境发生了较大程度的改变,增加了牧草种质资源消失的风险。为更好地发挥地方性 种质资源在草业发展中的作用,该文以齐齐哈尔市的地方性牧草种质资源为研究对象,概述了该市的自然条件,并对其牧 草种质资源的丰富度以及研究现状进行整理和总结,同时对牧草种质资源保护存在的问题进行分析,并提出开发利用的 建议。

  关键词: 牧草,种质资源,现状,保护,利用

  0 引言

  草业的发展离不开对牧草的研究,目前关于牧草的 研究, 主要包括育种和种质资源2个方面,而牧草育种 的基础是牧草种质资源的研究[1] 。牧草种质资源为所有 牧草物种及其可遗传物质的综合[2-5] ,是物种进化和遗传 学研究的基础,也是育种工作的物质基础。各国对牧草 种质资源的研究都极为重视。随着我国现代化进程的加 速,传统的牧草种质资源所处的生存环境也发生了巨大 的变化,使得牧草种质资源面临较大的消失风险,尤其是特色地方野生牧草资源面临更大的消失风险。特色地 方野生牧草种质资源长期生存在当地环境中,适应了当 地气候、土壤、地形、生物和人类活动等因子,器官和 组织也随自然环境的优劣发生着适应性变化,这是长期 自然选择的结果,环境和植物是相互影响的,不仅环境 能改变植物,植物也能影响和改善周围环境。因此,加 强对特色地方野生牧草种质资源的保护与利用显得尤为 重要,这不仅是对牧草种质资源的保护,也是稳定草原 生物多样性,推进草原生态修复工作的基础。

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  齐齐哈尔市位于松嫩平原的西部,拥有丰富的牧草 种质资源,由于地下水的高矿化度,盐碱土在该地得到 了充分发育,导致大面积的草原受到不同程度的盐碱 化威胁,衍生出了各类耐盐碱野生牧草,尤其是野生禾 本科牧草,种类繁多,具有一些栽培品种无法比拟的优 点,性状优越,抗逆性更强,具有一定的开发利用价 值。加强对耐盐碱牧草种质资源的搜集、保护和利用, 是为保护耐盐碱种质资源搭建平台,为耐盐碱牧草的选 育提供物质基础,也为盐碱化草原退化治理提供了技术支撑。

  1 齐齐哈尔市自然条件概况和牧草种质资源特点

  1.1 自然条件

  齐齐哈尔市为黑龙江省下辖地级市,位于松嫩平原 西部,地理坐标北纬: 45 °53 ′~ 48 °56′,东经: 122°24′~ 126°41′。在黑、吉、蒙三省区交汇处, 东临大庆和绥化市,西连内蒙古呼伦贝尔、兴安盟,南 与吉林省白城市相接,北靠黑河市。据最新全市草地资 源调查结果显示,全市草原面积达11.63万hm2 ,占全省 草地面积的9.8%,占全市土地总面积的2.5%,地势平坦 开阔,全域内无山无岭,海拔高程在150 ~ 300 m ,土壤 主要为黑钙土、盐碱土、草甸土和沙壤土等。气候属干 旱半干旱型,年均气温8.23 ℃,降水量400 mm左右,年 日照时数2 764 h,无霜期为122 ~ 151 d,年有效积温 2 765 ℃,年均风速为2.7 m/s,每年6级以上大风超过30 d。

  1.2 牧草种质资源现状

  齐齐哈尔市拥有丰富的种质资源,构成了天然的野 生牧草种质资源库,涵盖近300种植物,其中有100多种 适合饲用。全市草原类主要有温性草甸草原类和低地草 甸类,草原型主要为羊草、旱生杂类草、芦苇等,主要 分布在漫岗地、缓坡地和低平地,分布相对集中连片。 由于土地盐碱化的影响,形成了大量耐盐碱植被,以丛 生和根茎型禾草为主。禾本科牧草包括羊草、星星草和 野大麦等;豆科有苜蓿、野豌豆等;杂类草则主要包括 蒿属、萎陵菜属等。

  由于长期的过度放牧(人为因素)以及恶劣的自然 环境(自然因素),导致齐齐哈尔市草原面积逐渐减 少,同时出现了草原盐碱化的现象,加剧了牧草种质资 源丧失风险。作为松嫩草原的主要部分之一,齐齐哈尔 市亟需采取措施进行牧草种质资源的保护利用,同时开 展草地退化修复研究,以确保牧草资源的可持续利用。

  2 牧草种质资源的保存与利用

  牧草种质资源作为现代草业的可持续发展的基础, 承载了遗传多样性,构建起物种多样性。它不仅是进行 育种的基础性材料和前提条件,更是生态文明建设和可 持续发展的战略性资源[6] ,牧草种质资源的保存主要目的在于保护种质资源遗传的完整性,将牧草种质资源携 带的遗传物质全部准确的传递给下一代。牧草种质资源 利用目的在于充分挖掘优良基因功能,培育出性状更优 良,抗逆性更好,能改善生态环境和适应人们生活的品 种或材料。然而,在经济迅猛发展的同时,资源的不断 开发使得部分牧草种质资源面临着灭绝的威胁[7] 。建立 牧草种质资源库是有效保存优良种质资源的关键措施。 目前,我国已经建立了以收集、保存、利用和创新为主 要内容的技术体系,包括中心库、备份库、资源圃和数 据库。这些资源库根据“中期库每5年1次、长期库每10 年1次”的原则,进行库存资源生活力的监测, 对生活 力不达标的牧草种质资源开展繁殖更新[8] 。同时,建立 了农艺性状综合评价指标体系进行农艺性状鉴定,筛选 优异的牧草材料为种质创新工作提供强有力的保障。

  目前,齐齐哈尔市对牧草种质资源的研究主要集中 在搜集、保存与鉴定评价方面,主要是对收集到的种质 资源通过种质资源库的方式保存,并进行牧草相关生 物信息的整理。通过对齐齐哈尔市草原野生耐盐碱牧草 (例如羊草、星星草、野大麦、披碱草、拂子茅、寸 草、苜蓿等)的搜集、保存与鉴定评价,将采集的野生 牧草移栽到齐齐哈尔市耐盐碱野生牧草苗圃中,或采集 野生牧草种子进行种植。并且,对采集到的野生牧草进 行分类鉴定,筛选并繁育耐盐碱性强、生长健壮的植 株,培育具有一定规模的单优种群落,最终形成齐齐哈 尔市耐盐碱野生牧草种质资源库。对于收集到的种质资 源进行整理,归纳所有与牧草种质资源相关的信息,建 立齐齐哈尔市耐盐碱野生牧草档案。

  在牧草种质资源的利用方面,研究者们主要围绕耐 盐牧草资源进行筛选和鉴定,已经取得了一系列的研究 成果。例如,成功选育出改良重度盐碱化土壤的植物 盐地碱蓬、盐角草,饲用价值的盐生牧草紫花苜蓿。其 中,朝牧一号稗子是一种新品种,具有强耐盐碱性[9] 。 辽宁省农业科学院培育的早熟沙打旺在东北及华北地区 得到了广泛的应用[10]。

  3 牧草种质资源保护利用存在的主要问题

  3.1 牧草种质资源挖掘深度不够

  齐齐哈尔市在牧草种质资源研究方面起步较晚,规 模较小,发展较缓慢,总体研究水平相对较落后。虽然 本地具有抗逆性强、性状优良的特色优异种质资源,但 是资源本底不清,对于牧草种质的生物多样性和遗传多 样性等方面未进行系统的调查研究,大多数牧草种质资 源的遗传背景不清,严重限制了牧草种质资源的开发与 利用。

  3.2 牧草资源的潜在优势有丧失的危险

  随着城镇化、环境污染、外来物种入侵等各种人为和自然因素,加速了大量当地特有品种和野生品种资源 流失,地方性品种其潜在优势面临丧失的风险。尽管建 立了种质资源库以保护这些资源,但由于多种原因, 一 些入库的种子生活力已经下降,甚至低于正常标准,无 法充分发挥保护种质资源作用。此外,通过异花授粉繁 殖的牧草容易发生遗传变异,进一步增加了潜在优势的丧失风险。

  3.3 牧草种质资源保存效果差

  目前,牧草种质资源的保存方式主要有就地保存和 异地保存2种方式,异地保存很容易导致牧草的遗传多 样性损失,因此,利用原生境保存方式可有效维持种质 资源遗传稳定性。其中,种子库和资源圃是就地保护种 子资源的重要措施,但是由于缺乏经费支持和专业技术 人员不足,导致基础设施配备不完善,后期维护运行跟 不上,以及资源保存和繁殖更新技术相对滞后,牧草 种质资源在保存过程中活力降低,而一些提高牧草资 源活力的先进保存技术,如组培离体保存、超低温保 存、分子层面等技术尚待研发,使得牧草种质资源保存效果差。

  3.4 牧草种质资源保存机构分散、繁育体系不健全

  目前,齐齐哈尔市内没有牧草种质资源专业化的保 护机构和管理团队,各牧草质资源保存机构由于单位性 质和行政隶属关系的不同,各机构之间信息沟通和合 作存在困难,导致大部分牧草种质资源以“自有资源” 的形式分散保存。这种分散保存机构的情况存在资源重 复建设和重复保存的问题,不仅造成资源浪费,也难以 按照统一技术标准进行集中保存。此外,这些机构之间 缺乏种质资源信息的互通,使得资源共享难以实现。目 前,本地种子的生产主要由各生产企业自行操作,生产 方式原始,生产技术落后,繁育体系不健全,种子的品 质和纯度无法得到充分保障。由于各生产企业的自主操 作,新品种的更新速度较慢,无法满足育种者的需求, 多数新品种只能从外省区引进。

  3.5 牧草种质资源利用不充分,应用技术落后

  我国牧草种质资源保护利用已从引种、野生栽培驯 化的初级阶段发展到杂交选育、分子育种相结合的新阶 段,创新利用方式呈现多样化特征。但目前齐齐哈尔市 对牧草种质资源的利用还停留在引种、野生栽培驯化和 杂交选育阶段,牧草种质资源基因挖掘与种质创新体系 尚未建立,现代生物分子学技术利用仍处于探索阶段, 优良的牧草种质基因功能得不到充分利用,无法发挥本 地优良野生牧草种质资源作用。

  4 牧草种质资源开发利用和保护建议

  截至目前,齐齐哈尔市的生态草原面积急剧缩小, 草原面积、植被丰度、植被盖度均呈下降趋势,特别是盐碱地现象突出。牧草种质资源供给已不能满足草原生 态建设需要,部分草种分布和有发展潜力的种群正在逐 步缩小甚至消失。为解决这一问题,通过种植栽培耐盐 碱植物来改良和生态恢复盐碱地是一种被认可的最生态 科学和经济有效的途径。齐齐哈尔市已建立了耐盐碱牧 草种质资源库,但需要持续进行资源的收集、整理、更 新、鉴定和发掘库存资源的优良性状。对这些优良性状 进行改良、创新和充分利用,发挥种质资源在保存和利 用方面的价值。

  由于种质资源库建设周期长,经济效益难以短期内 显现,因此,建设者和管理者需具备长远谋划的意识。 根据不同牧草种质资源特点制定不同的保种方案,尽最 大可能保存牧草遗传多样性,坚持不懈地进行种质资源 的收集、保存和利用研究,为种业的可持续发展奠定基 础,同时为草原生态修复提供重要的材料支持。

  4.1 持续开展牧草种质资源收集工作

  根据齐齐哈尔市牧草种质资源的生物多样性特点, 积极开展收集工作,及时进行抢救性收集保护,优先保 护珍稀、濒危和特有种质资源,确保所有重要资源得到 妥善保护,同时要拓宽资源收集的渠道与方式。对于濒 危牧草资源,建议制定详细的保护计划,确保收集的工 作能够应收尽收。同时,为确保牧草种质资源的收集 与保护工作长期有效开展,应形成常态化的收集保护机制。

  4.2 加强牧草种质资源保存技术研究

  结合现代信息化技术,建议及时建立地方种质资源 数据库,实现保存类型、保护方法和遗传材料的多样 化。在长期保存中,牧草种质资源容易发生遗传变异, 种子生活力下降。因此,需要加强对持久保存的牧草种 质资源的技术研究,强化对种质资源的分类保护与监 测,同时加强对资源活力与遗传性能的监测,及时提纯 复壮,制定完整、安全的保存方案。增强生物种质资源 对市场风险、疫病风险和灾害风险的抵御能力,确保资 源不丧失,特异性不减弱,实现应保尽保。

  4.3 制定可持续发展规划,强化经费保障

  对牧草种质资源的保护利用研究是长期、公益性 的,建议制定可持续发展规划。相关部门应强化经费保 障,用于牧草种质资源保护基础设施建设以及科技创新 研究,加快牧草资源保护利用的科技现代化建设。同 时,要结合种业行业实际,有效规范管理。为确保工作 的顺利开展,还需加强牧草种质资源保护利用人才队伍 建设,创新人才评价机制,调动工作者的积极性。

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  4.4 加强种质资源开发利用研究

  积极开展野生优质牧草的采集和栽培驯化工作,针 对齐齐哈尔天然草原上的耐盐碱牧草,如羊草、星星草、野大麦、披碱草、拂子茅、寸草、苜蓿等具有保护 利用价值的草种,在加强种质资源圃栽培驯化的基础 上,进行区域性试验和籽种扩繁工作,逐步扩大保护利 用种质的范围。通过多品种筛选,观察鉴定各牧草种质 材料的耐盐碱性和农艺现状,筛选出性状突出、品相优良 的种质材料,为耐盐碱牧草育种提供优质亲本材料[11-14] 。 加强对耐盐碱性牧草的推广和应用,充分发挥牧草种质 的优势,加速齐齐哈尔市草原生态建设。积极探索现在 分子生物学技术在牧草种质资源利用的作用,充分利用 现在生物分子学技术和方法[15-16] ,综合应用分子标记、 转基因、全基因组选择、分子设计育种等技术,挖掘优 质牧草种质资源的基因功能,探究分子生物学性状遗传 机制,为优良品种的遗传育种提供技术支撑,加速培育 高产、优质、多抗、广适的牧草新品种。

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