种子为什么是宝贝？

上海市农业生物基因中心。

超低温保存是指在液氮（-196℃）下的低温保存。中心超低温保存的资源包括食用菌、动物生殖细胞及植物茎尖、愈伤组织和DNA等。

罗利军（左三）和团队在稻田中开起现场会。

种植在安徽六安旱地的节水抗旱稻。

种子就是农业的芯片，与国家粮食安全、农业安全息息相关。

记者｜陈冰

一粒谷物的种子，载着黑鼠身上的跳蚤，从亚洲漂洋过海来到欧洲，带来了黑死病毒，差一点毁灭了一座城市；一粒香料的种子，引起了欧洲大陆皇室的探索欲，促使哥伦布开启了地理大发现的新时代。

种子，拥有着超乎寻常的耐力，又进化出坚不可摧的盔甲，凭借着自身的特点，穿越山川河流，化身我们餐桌上清香迷人的咖啡，身上舒适柔软的棉衣，早餐铺里香醇的豆浆。它们经历了无数个风吹日晒、动物啃噬的生死瞬间，最终顽强地存活于这个世界，用自己的方式，展现着生命的奇迹。种子的胜利，也是植物的胜利，更是我们生态文明得以延续的胜利。

可以毫不夸张地说，种子就是农业的芯片，与国家粮食安全、农业安全息息相关。而种质资源，是指携带生物遗传信息且具有实际或潜在利用价值的载体。种质资源是国家战略资源，资源收集保护是一项基础性、长期性、公益性和战略性科研工作。

一粒玉米的种子，在室外条件下最多可以保存145天，而在种质库里可以保存460年；一粒小麦的种子，在室外只能保存99天，而在资源库里可以保存786年；一粒水稻的种子在室外只能保存241天，但在资源库里可以保存1139年！无疑，种质库的出现，让种子的生命大大延长了。

综观全世界，许多国家早早认识到建立种质资源库的深远意义。英国有“千年种子库”，挪威有建在地下的“世界末日种子库”，即使“世界末日”来临，也希望保存地球上现有的部分种质资源。过去美国、英国、日本种质资源保护工作比较先进，而如今，中国在这一领域的话语权正在逐步上升。

1998年6月，上海的一场大雨，淹没了农科院周边的试验田，许多珍贵资源就此湮灭。时任上海市农科院院长潘迎捷和在场老科学家借机提议建造种质库，保护几代人的科研成果。

2000年，上海市农业生物基因库立项，总投资4000多万元，成为新中国成立以来农业科技方面三项投资额度最高的项目之一 ，跻身当年上海市十大项目，与巍峨跨越黄浦江的卢浦大桥相并列。2002年基因库大楼建成，外形仿若优美的“诺亚方舟”。

“我们采集的种子，也许会在几百年后的某一天生根发芽，到那时，不知会完成多少人的梦想。”这是已故“时代楷模”、复旦大学教授钟扬曾经说过的一句话。

上海的“种子图书馆”

2002年，上海市农业生物基因库落成后，上海市农业生物基因中心成立，负责管理运行基因库。近20年过去，这里已经建成全球最大的水稻功能基因资源库和全国最大的生菜种质资源库。

走进上海市农业生物基因中心，一进门便是2002年建设的科普基因园，展示了数百种动植物进化的历程。紧邻科普基因园的，就是基因库。中心拥有低温低湿库和超低温库两套保存系统，可实现30万份农业种质资源的长、中、短期保存。

穿过缓冲间，打开厚重的大门，步入低温低湿库，一股冷气冻得人瑟瑟发抖。种质资源经过清理、干燥和活力评价等处理流程，封入锡箔袋，分门别类放置在一排排保存架上，乍一看，有点像现在非常流行的咖啡馆里摆放整齐的待售咖啡豆。

整间低温低湿库，按照长、中、短期不同的温度和湿度要求，分别在零下18摄氏度、零摄氏度和10摄氏度的温度，45%—50%的湿度下保存了20余万份种子，仿佛一座装满种子故事的图书馆，提醒着每一位来者，“一颗种子一世界”——面对大自然，人类应当始终保持敬畏和谦逊。一座“种子图书馆”，静静诉说着每一颗种子的故事。

超低温库，则通过零下196摄氏度的液氮储备罐保存了4000份组织、细胞、体系等。超低温保存虽然是最安全长期的保存形式，但是，植物的超低温保存都基于成熟的组织培养技术，而不同的植物的组培技术又是不同的。因此，植物的超低温保存对技术的要求比动物的要高得多。上海农业生物基因中心通过建立的组培技术平台，研究建立了普通野生稻、石蒜、百合、菊花、香石竹、木薯、大薯、琉璃苣苔等植物的组培技术和超低温保存技术。

在北京，有一座规模更大的国家作物种质库，那么上海市农业生物基因中心的种质库的独特意义在哪里？基因中心副主任刘鸿艳告诉《新民周刊》：“国家作物种质库更注重全面的保存农作物种质资源的遗传多样性，而上海市农业生物基因中心的种质库则根据上海和国家需求注重有重大应用价值的种质资源保护，更偏向实用性，更富有特色，从中培育出了许多农作物新品种。

“比方说，上海就建立了全国最大的生菜种质资源库，为上海市菜篮子工程提供资源保障。目前共收集保存生菜资源1800余份，其中980份资源来自于美国农业部，200余份来自中国农科院，其余的来自亚洲蔬菜中心等世界各地，建立了20余份主栽生菜品种的指纹图谱。针对上海生菜生产中对耐热耐寒生菜的需求，对部分资源的耐热性和耐寒性以及口感进行了鉴定评价，并筛选获得耐热、耐寒等优异资源。通过杂交创制新种质6000余份，并培育出一系列生菜新品种。”

大海捞针造就“稻坚强”

其实，上海农业生物基因中心除了在种质资源方面做出巨大贡献，还创造了一个奇迹——在上海这样一座国际化大都市，凭借“水稻遗传资源的创制保护和研究利用”获得2020年度国家科学技术进步一等奖。这就必须提到基因中心的首席科学家罗利军。

2002年，上海农业生物基因库建成，时任上海市农科院院长潘迎捷前往中国水稻所拜访罗利军团队，想邀请罗利军来掌管基因库。潘迎捷等上海相关领导八次去杭州与罗利军面谈，罗利军最终答应。

“上海农业生物基因库”改名为“上海市农业生物基因中心”，在原本只做基因资源收集保存的基础上，增加对基因资源的研究利用。

罗利军对种质资源收集研究充满热情。罗利军视稻种如命，有一次他们在浙江乡村工作，忽然强台风来袭，罗利军不顾危险，径直跑进田里抢收稻种。

目前，基因中心建成了全球最大的水稻功能基因资源库，利用基因库在水稻收集和评价方面的优势，罗利军带领团队开创了节水抗旱稻这一新类型——将旱稻节水抗旱的特性嫁接到现代优良水稻品种之上，“组装”出节约大量水资源、对土质要求不高、不需插秧移栽，可直接撒播，整个生长过程不需淹水，产量品质与水稻相当的“高性价比选手”。

在过去的很长一段时间里，为了养活众多人口，中国水稻产量一直在努力突破极限。但稻田要高产，就要付出精耕细作的代价，它的生产投入要求也越来越高——大水大肥，农药也用得多。这就造成了水稻每年在“吃”掉全国50%以上淡水的同时，农药、化肥都洒在水中，却只有30%左右被利用了，其他都流入了江河湖海，更多地渗入土壤的水循环系统，久而久之便污染了土壤及周边水体，而水稻田灌水期土壤里的有机物质分解，释放出大量甲烷，成为重要的碳排放源。

大约从1998年开始，罗利军便在思考，现有水稻品种抗旱性差，生产用水太多，而中国淡水资源严重匮乏，水稻发展必将受淡水资源限制。联想到十年前在广西田林考察时看到的深山旱稻，老百姓清明节前放火烧山，撒下稻种，不闻不问，秋天也能有一定收成，于是他萌生了从超高产育种转向旱稻育种的想法。

突然改变研究方向，无疑要冒巨大风险。“种质资源研究”在业界一度被叫作dirty job？“dirty job”翻译过来就是“费力不讨好的工作”，因为在这个领域里，受了很大的辛苦，费了很大的力气，但是很难产出有亮点的成果，也难以在高影响因子的杂志上发表论文。正因如此，放眼全世界，从头至尾坚守在农作物种质资源科研领域的科技工作者并不多，和水稻打了多年交道的罗利军当然清楚其中的利害关系。

我国4.5亿亩稻田中，仅有30%的高产稻田，可满足水稻生产旱涝保收的需求，而绝大多数是“中低产田”，甚至不少“望天田”（指无水源，仅靠自然降水耕作的田），如何让那些干旱、没有灌溉条件的中低产田也能产出好稻米？

实验室研究表明，人类种植的稻子是从野生稻先进化成旱稻，再进化成水稻。要育成突破性的品种，核心仍然是种质资源。而种质资源的采集，是一个工作量巨大的工程。罗利军和他的团队成员几乎走遍了中国的田间地头，从全国各地甚至世界各地收集水稻资源。

科研人员通过多年的重复鉴定比较，分析收集的稻种资源的特性，比较它们的优劣，在此基础上，采用一系列的技术，进行品种选育。这需要把许许多多的水稻和旱稻资源进行杂交回交，从抗旱性、产量、品质、抗病性等多个方面对后代进行评判，从中选育出最优良的新品种。

育种是一项漫长而紧张的工作，既需要复杂的脑力劳动，也离不开繁重的体力劳动。而且受环境、气候的影响很大，一次暴雨、一场台风都有可能让培育了几个月的成果毁于一旦，成就一个好的品种要做上万次杂交，成功概率真的是万里挑一。

最终，罗利军团队实现了高产优质水稻与节水抗旱耐直播旱稻的完美组合，育成了节水抗旱稻。

2010年，罗利军主持完成的成果“节水抗旱稻不育系、杂交组合选育和抗旱基因发掘”获上海市技术发明一等奖，三年后，“水稻抗旱基因资源和节水抗旱稻的发现与创制”获国家技术发明二等奖。2021年11月，罗利军团队凭借“水稻遗传资源的创制保护和研究利用”获得国家科学技术进步一等奖。这是中国农业界时隔8年后，在国家科学技术进步奖的评选中再次获得一等奖。

节水抗旱稻的重要特征是节水50%，产量品质与水稻相当，轻简栽培，节本增效。更重要的是，节水抗旱稻可以旱种旱管，改变了传统水稻生产长期淹水的栽培方式，不需要插秧移栽，过去每日里“面朝黄土背朝天”的辛劳农民被彻底解放了出来。旱种旱管等轻简化栽培模式，大幅度降低灌溉用水和农药化肥使用量，减少面源污染与稻田温室气体排放量。

在安徽淮河流域的低洼易涝旱地，往往一下雨就淹，不下雨又受旱灾。传统种植的玉米和大豆经常因为水涝的发生而绝收，又因为是旱地不适宜种植水稻。节水抗旱稻因为可以旱稻旱管，又具有水稻特性不会因为一过性的水涝而绝收。近几年，节水抗旱稻在玉米地和棉花地等传统旱作田块的成功试种，“玉米改稻”“棉改稻”为当地农户提供了新的生产种植发展模式，节水抗旱稻为当地数十万亩的农业种植结构调整提供了科技支撑，实现了农田增值，农民增收。

在安徽的怀远、寿县和明光地区，节水抗旱稻因为简易栽培、节水抗旱、产量高、米质优等特点，已经成为当地的主推品种。浙江省有“七山二水一分地”的说法，以山区和丘陵地形为主，占据全省总面积的70.4%。为了解决耕地问题，在“山改地”中大胆尝试种植节水抗旱稻，获得不错的效益。节水抗旱稻在山坡地的种植，为解决浙江耕地和提高粮食自给率的问题提供了新出路。此外，在江西、湖南、湖北、河南、广西、贵州、云南等地，节水抗旱稻也已经逐步被农民接受和认可，开始了大面积种植。

节水抗旱稻一直注重国际推广，在“一带一路”国家如乌干达、肯尼亚、尼日利亚等非洲国家和印度、印度尼西亚、缅甸、巴基斯坦等亚洲国家也相继开展了节水抗旱稻的试种示范，产量比当地品种普遍增长30%以上，有的品种产量甚至翻倍增长，联合国环境规划署也在官网上专题报道了节水抗旱稻为非洲粮食安全和适应气候变化做出的积极作用。应该说，节水抗旱稻为解决世界粮食问题贡献了卓有成效的“中国方案”。