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“五库一体”模式: 种质资源保存的创新之举

      科技  发布时间:2021-4-7 11:26

中国西南野生生物种质资源库在成立之初就独创了“五库一体”的保存模式,即以植物种子库为核心库,兼具植物离体库、植物DNA库、动物种质库、微生物库,该模式成为世界生物学界的一大创新之举。

其中,植物种子库,是中国西南野生生物种质资源库的核心所在,保存对象是正常性种子。通过干燥和冷冻技术,对种子进行长期存储,同时为资源利用和科学研究提供材料。

植物离体库主要保存中间性和顽拗性种子以及难以用种子保存的植物,保存的材料包括试管苗、愈伤组织、块根、块茎、鳞茎、球茎、珠芽、花粉、孢子及其他微繁殖体或培养物。

植物DNA库主要服务植物DNA库提取、保存野生植物的总DNA用于科学研究,如筛选和鉴定具有重要价值的功能基因等,是保存珍稀濒危物种遗传资源的另一种手段。

动物种质库主要保存珍稀濒危特有的野生脊椎动物种质资源,兼顾收集野生近缘种和特种经济动物的种质资源。

微生物库则长期、安全、有效地保存具有重要经济价值的大型真菌种质资源,同时加强对放线菌和特殊生境微生物种质资源的收集。

为保证库内宝贵野生植物种子资源的安全,该种质资源库采取了一系列严密的安保措施。在电力供应方面,种子保存设施采用双回路供电。主电路断电后,自动切换另一条电路供电;如果两条电路都断电,备用的大功率柴油发电机将在45秒内启动,继续供电。种子干燥和冷藏都有两套空气干燥制冷压缩系统循环使用,可确保设施稳定。

在该种质资源库,种子保藏是基础,研究应用是灵魂。2017年,依托该种质资源库建设的“国家重要野生植物种质资源共享服务平台”正式被科技部、财政部列入我国首批28个国家科技资源共享服务平台之一。2019年,“国家重要野生植物种质资源共享服务平台”更名为“国家重要野生植物种质资源库”,成为我国30个国家生物种质与实验材料资源库之一。

近年来,该种质资源库结合新一代测序技术的发展,针对核心DNA条形码在一些类群中鉴定率不高的问题,提出了DNA条形码2.0的概念;通过二代测序技术体系的建立和完善,解决了高度降解样本的建库测序技术难题;并开创性地提出利用保守引物进行DNA长片段扩增富集,获得被子植物完整的叶绿体基因组;完成稻属AA-基因组普通野生稻、尼瓦拉野生稻、非洲栽培稻、短舌野生稻、长雄蕊野生稻、展颖野生稻和南方野生稻7个物种的基因组计划,在国际上首次构建了多达8个水稻及其近缘物种的比较与进化基因组学研究框架,为我国和世界水稻科学家高效地发掘与利用野生稻种质资源奠定了坚实的科学基础。

该种质资源库研究团队还开发了质体基因组精准组装工具GetOrganelle;揭示了温带竹类复杂的辐射演化和网状进化历史;解析了豆科植物深度系统发育关系,揭示了植物质体基因组可能的双亲遗传进化模式;以橡胶为研究对象,揭示了大戟植物染色体进化、胶乳生物合成途径。

此外,该种质资源库还通过其官网,实现了植物学基础信息、资源保藏信息以及保藏现状等信息数据和种质资源实物共享。近年来,种质库累计服务用户单位321个,服务用户2437人次,向124家机构分发共享13179份、共522475粒植物种子。

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