Q. Li， Y. Zhao   Mol Plant 植物科学           2019-11-09

2019年10月，Molecular Plant 在线发表了南昌大学和复旦大学的多名科学家合作撰写的关于加强长江流域作物遗传多样性原位保护与利用题为Genetic Diversity of Crop Wild Relatives under Threats in Yangtze River Basin: Call for Enhanced In situ Conservation and Utilization（长江流域威胁下的作物遗传多样性CWRs：呼吁加强原位保护和利用）的观点性文章。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205219303326

该文在作物及其野生近缘种遗传多样性持续减少、部分地区作物遗传资源亟待抢救的背景下，介绍了全球最大的独立农作物驯化中心之一——长江流域的四大类代表性作物的保护与利用现状，重点阐述了其面临的威胁和挑战：高强度人类活动对作物野生近缘种栖息地的影响；作物野生近缘种原位保护的重要性被大大低估；长江流域作物野生近缘种资源的可持续利用面临的挑战。基于以上态势和挑战，作者从四方面提出了建议：作物野生近缘种原位保护的保护网络体系建设；完整的调查、评价、保护和动态监测体系；战略资源的高效开发利用和重新驯化；加强原位保护与当地社区的联系。

长江流域—全球最大的独立的作物驯化中心之一（(Doebley et al. 2006）

在引言部分，作者首先讨论了作物遗传多样性的重要价值，其在长期的适应性进化过程中积累了丰富的遗传变异和表型性状，可作为作物种质创新和改良的遗传基础。文章介绍了迁地保护的作用，同时特别强调了原位保护的重要性和紧迫性。目前主要保护行动集中在迁地保护，原位保护是一个不能替代的薄弱环节，应与迁地保护结合以最大限度地增加作物遗传多样性，实现其可持续利用。从生态系统的角度来看，通过原位保护途径维持或增强原生境的遗传多样性和适应性是最关键和最紧迫的。

作者详细介绍了长江流域作物野生近缘种保护与利用现状、面临威胁和挑战。长江流域是中华文明起源、发展和繁荣的主要区域，主要原因之一是具有丰富的生物多样性资源特别是栽培植物及其野生近缘种遗传资源。在全球相同纬度地区，长江流域是面积最大和多样性最丰富的亚热带常绿阔叶林集中分布区。全流域的栽培植物数量极大，野生近缘种多，遗传多样性丰富；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和驯化中心有明显差异。长江流域驯化的作物的突出特征是来源于湿地的水生粮食作物（如:稻）和水生蔬菜作物（如:莲、茭白）以及来源于亚热带常绿阔叶林的经济作物（如:茶）和果树作物（如:柑橘），这在全球栽培植物驯化中心中是独一无二的，反映了长江流域独特的生物多样性特征。

长江流域是世界上最大的独立栽培植物驯化中心之一，为中国古代农业文明的起源作出了贡献。上图中红色三角形表示长江流域代表性农业考古遗址。橙色、蓝色、绿色阴影区是当前长江经济带经济社会快速发展和人口最密集的三大区域。长江流域栽培植物主要有粮食作物、水生蔬菜作物、经济作物和果树作物。图中：A.水稻;B.荞麦;C.柑橘;D.猕猴桃;E.枇杷;F.杨梅;G.中国樱桃;H.刺梨;I.枳椇子;J.莲;K.茭白;L.菱角;M.芡实;N.慈菇;O.莼菜;P.茶树;Q.桑;R.油茶;S.银杏;T.板栗;U.花椒;V.油桐;W.漆树。

长期以来，长江流域一直是我国经济社会快速发展和人口稠密的地区，随着长江经济带的发展和长江大保护战略的推进，长江流域成为我国经济社会发展与资源利用和生物多样性保护冲突最严重的地区之一。在全球变化大背景下，目前，随着现代农业和林业的发展、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作物野生近缘种原生境片断化，长江流域作物野生近缘种的遗传多样性急剧下降。在长江流域，作物野生近缘种通常不是优势种或建群种，其生存取决于当地群落和生态系统的完整和稳定性，特别是一些低进化潜力的小种群尤其容易受到栖息地丧失的影响，濒危的野生近缘种并没有受到有效的保护。

原位保护往往比非原位保护能维持更高的遗传多样性。以普通野生稻(Oryza rufipogon)为例，对比原生境保护和迁地保护普通野生稻种群的遗传变异发现，原生境种群遗传多样性要显著高于迁地保护种群，说明建立原生境保护的重要性，同时也暗示迁地保护应当注意扩大种群的规模以及进行种群复壮。

普通野生稻的原位保护：被栽培稻田围绕

长江流域有许多作物野生近缘种并没有被列入到保护计划或者没有成为自然保护区的主要保护对象，其原位保护信息的缺失可能会导致低估当地CWRs多样性，制约我国加入全球CWRs保护利用的战略规划(Vincent et al., 2019)。另外，长江流域分布有大量被忽视、有巨大重新驯化潜力的作物，例如菰（Zizania latifolia）,薏苡（Coix spp.）和野豌豆（Vicia sativa.）等，特别需要重视这类战略植物资源的保护和创新利用，以应对将来的气候变化和环境压力。

针对以上的现状和挑战，作者在文章的第三部分提出了相关建议：在中国保护地管理体制机制改革的契机下，新的保护地体系需要更多考虑作物野生近缘种资源的原位保护，在长江流域确定原位保护的重要地理区域，在现有自然保护基础上建立原位保护网络并融入全球网络；为原位保护建立完整的调查、评价、保护和动态监测体系，尽快在长江流域开展系统的作物野生近缘种濒危情况调查和评估；长江流域的战略作物野生近缘种资源的原位保护与利用是首要任务，应用多组学技术研究关键农艺性状的遗传多样性规律，促进战略资源的高效开发利用和战略资源新作物的重新驯化；加强原位保护与当地社区的联系，提高公众意识和原位保护的参与度对于保护强人类活动干扰下的栖息地非常重要。

本文的完成是基于2018年南昌大学和复旦大学在《生物多样性》组织的“长江大保护与植物遗传多样性”专辑，专辑选择多种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和经济作物，阐述了它们的遗传多样性现状、保护、可持续利用的紧迫性和策略。在此基础上，在本文中，作者进一步就长江流域栽培植物野生近缘种的动态原位保护和可持续利用进行探讨，以期引起国内外同行的更广泛关注，并推动长江流域植物遗传资源的保护、挖掘与利用的科学研究与战略布局。

复旦大学和南昌大学的李琴博士为论文第一作者，南昌大学和复旦大学的陈家宽教授和戎俊研究员为文章的共通讯作者。

参考文献：

Doebley, J.F., Gaut, B.S., and Smith, B.D. (2006). The molecular genetics of crop domestication. Cell 127:1309-1321.

Vincent, H., Amri, A., Castañeda-Álvarez, N.P., Dempewolf, H., Dulloo, E., Guarino, L., Hole, D., Mba, C., Toledo, A., Maxted, N., (2019). Modeling of crop wild relative species identifies areas globally for in situ conservation. Communications Biology 2, 136.