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生境丧失,近9成的普通野生稻种质资源濒危亟待保护
提示语:
我国共分布有普通野生稻、药用稻和疣粒稻3种野生稻植物,上世纪80年代前在野外均都有较大面积的分布。然而,由于对湿地资源的不合理开发利用、外来种入侵以及农药的滥用等因素,当前我国野生稻的野外分布点和分布面积正急剧减少,普通野生稻野生资源的丧失达到90%以上,为我国生物安全带来极大威胁。
稻属植物,隶属禾本科,全世界共有24种,主要分布在亚洲、非洲、澳大利亚和中南美洲的温暖地带。野生稻是除栽培稻(Oryza sativa)和非洲栽培稻(O. glaberrima)之外的野生种类的总称。我国的野生稻有普通野生稻(O. rufipogon)、药用野生稻(O. officinalis,简称药用稻)和疣粒野生稻(O. meyeriana subsp. Granulata,简称疣粒稻)三种,前两者为湿生植物,喜生长于河边、池塘、山溪、淤积土和沼泽等潮湿近水处,后者为旱生植物,常分布于山坡的灌木和乔木林下。
1917年,E.D. Merrill 在广东罗浮山一带,最早发现了普通野生稻(Oryza rufipogon)的生长,其后人们陆续在广东中部、西部、以及广西、海南、云南和台湾等地也发现了其分布。其中,药用稻主要分布在广东、广西、云南和海南,而疣粒稻仅见于海南、云南和台湾(高立志等, 1996)。
为全面摸清我国野生稻的分布及资源状况,1978—1982年,中国农业科学院曾联合各地农业部门和大专院校等数百个单位在全国九省(区)全面开展野生稻资源的普查、考察和搜集。结果表明,我国野生稻主要分布在广东、广西、海南、云南、江西、福建、湖南的140个县的743个人民公社,其中普通野生稻在广东和海南地区分布密度最大、分布区域最广,是我国野生稻最为丰富地区(全国野生稻资源考察协作组, 1984)。
生境丧失,野生稻种质资源大量丧失
自上世纪80年代以后,由于经济的快速发展和对生态环境的过度利用,湿地资源被肆意侵占,再加上生态环境污染、农药的大量使用、外来物种干扰、以及社会普遍保护意识缺乏等因素,导致野生稻这一重要野生植物资源的生境受到了前所未有破坏,曾经记录生长的生境如今大多面目全非或不复存在。
2002—2009年,中国农业科学院组织7个省份的农业科研单位对野生稻进行调查后发现,与上世纪80年代相比,普通野生稻(Oryzarufipogon)、药用稻(Oryza officinalis)和和疣粒稻(Oryza meyeriana)分布点丧失的比例,分别约为70%、55%和30%。
以广东省为例,在上世纪80年代之前,全省共有52个县、288个镇、718个村,共1083个普通野生稻分布点,而根据2005—2016年的调查结果,广东省仅在25个县103个分布点尚有生长,分布点消失率达90.5%(范芝兰等, 2017)。同时,由于调查数据跨越长达10年,早期调查到的分布点,有些已经不复存在。
在云南省,2001年之前有记载的野生稻分布点为105个,其中普通野生稻26个点、药用稻12个点、疣粒稻67个点。然而,近年来,云南省农科院生物所等单位调查发现:云南野生稻的生态种群数量、分布范围、以及种群内野生稻数量,都处在不断减少甚至逐渐消亡的濒危状态。云南全省现存的野生稻分布点仅有41个,其中普通野生稻有2个点、药用稻有2个点、疣粒稻有37个点;41个分布点中的35个点集中分布在普洱、临沧、德宏等地的12个县(市)(庞汉华等,2001)。
据2002—2013年海南省农业科学研究院与中国农业科学院对海南野生稻生存现状的调查结果,目前海南省15个县(市)共有154个野生稻自然种群,其中普通野生稻种群有136个,疣粒稻11个,药用稻7个;野生稻种群面积大于300亩的1个,大于100亩的4个,大于50亩的有12个,大多数种群的面积不足10亩。而上世纪80年代记载的118个普通野生稻分布点,目前只剩下18个,药用稻保存下来的分布点不到原来的15%,83.9%的疣粒稻种群处于中度和重度干扰中(云勇等, 2015)。
现种质资源圃,有遗传多样性降低风险
目前,普通野生稻和药用稻均于1999年被列入《国家重点保护野生植物名录(第一批)》,在我国已成为濒危植物。有人预言,如果再不采取有效保护措施,再过20年,我国野生稻的野生种群将全面消失。为了使野生稻这一重要植物资源得到有效保护,政府和科学家们做出了大量工作,但现阶段在保护过程中,仍存在一些亟需解决的深层次问题。主要表现在:
1. 国家已经建立野生稻种质资源圃,但存在遗传多样性降低的隐忧。“杂交水稻之父”袁隆平院士曾呼吁:要像保护野生动物一样,保护包括野生稻在内的野生植物。为此,从上世纪80年代末期起,国家开始建立野生稻种质资源圃。1989年,国家种质广州野生稻圃建成,主要保存了广东、海南、湖南、江西、福建等省、及国外20多个国家的野生稻资源5098份,包含了20个稻属物种(图2)。1990年,国家种质广西野生稻资源圃建成,目前已收集21种、1.2万多份的野生稻资源,成为全球重要的野生稻资源圃(图3)。2013年,海南省农业科学院建立“海南热带野生稻种质圃”,负责收集热带地区的野生稻资源。此外,2020年10月,云南国家高原野生稻资源圃在云南省勐海县开工建设,建成后将主要负责保存云南周边省区和东南亚国家高海拔的野生稻资源。目前,这些资源圃主要采用的保存方法,是种茎盆栽,同时对野生稻的种子进行了入库保存。野生稻资源圃的建立,为国家保护重要野生植物资源提供了安全保障。
图2 国家种质广州野生稻圃(照片来自其官网)
图3 国家种质南宁野生稻圃(照片来自其官网)
然而,在种质资源圃内,当长期将不同种群的野生稻种在一起时,开花期的传粉作用,容易使来自不同种群野生稻产生基因交流。因此,异位保存在资源圃的野生稻种群后代的遗传多样性可能会降低,从而导致后一代个体出现遗传漂移和基因重组等现象,使一些具有重要利用价值的基因可能受到破坏或消失,影响了野生稻的遗传多样性。
2. 野生稻生境受人类活动干扰的因素没有得到排除。由于野生稻的生境与人类活动范围高度重叠,特别是普通野生稻和药用稻,多生长在人类活动较为频繁的水塘、山溪、水沟、沼泽地等区域,导致野生稻生境非常容易受到人们日常生活和经济活动的干扰,从而破坏了野生稻生境,造成野生稻种群的逐渐消失。如广东高州镇江镇福石村和泊水村的野生稻生长点,周边种植了水稻;广东广州萝岗区的野生稻周边,有养殖厂的污水排放;广东肇庆的药用稻,则生长在桉树林下的水沟中(图1)。同时,由于野生稻生境与人们日常居住和生活的环境接近,一些地方放牛、种菜、养鸭养鹅情况普遍存在(图2),也对野生稻生境形成了严重干扰。
图1 广东省肇庆市高要市现生长在人工桉树林内唯一的药用稻生境
图 2 广东省高州市镇江镇朋山村普通野生稻保护小区内种菜和放牛
3. 外来植物入侵,占据了野生稻栖息地。野生稻喜生长于开阔、潮湿和肥沃的湿地上,但由于这些生境也是人类活动频繁区,致使许多外来入侵植物,如微甘菊、马缨丹、水葫芦等、以及本地植物(如野芋、毛蕨和禾草等)开始侵入野生稻生境。这些植物的疯狂生长,再加之缺少专人护理,使野生稻个体受到覆盖或种群栖息地被不断占领,最终迫使野生稻失去了生长的家园(图3)。
图3 广东省广州市萝岗区(上)和派潭镇(下)的普通野生稻生长点已经完全被其它植物入侵,均已消失
4. 保护资金不足,导致野生稻原位保护效果较差。目前,大部分野生稻的生长区域比较偏僻,农业部门作为主管单位并无过多的资金对野生稻原位保护进行长期和稳定的支持,往往只是挂一个牌子或都建一个标志,缺少必要的设施围蔽和人员管理(图4)。结果,许多野生稻原位保护小区形同虚设。
图4 野生稻原位保护区的现状
建议:加强保护,开展野生稻资源普查
针对我国野生稻的保护现状,提出以下保护建议:
1.加强对野生稻种群的原位保护、近地保护和迁地保护:原位保护,是最好的保护方法,应对受威胁严重的种群采用铁栅围栏、植物篱笆等形式进行保护,将原生地与周边区域进行物理隔离,减少人类活动干扰和外来植物的入侵。此外,除国家资源圃外,对于原生地即将受到严重威胁的野生稻还可进行近地或迁地保护。另外,也可结合各地的湿地公园建设,适量建立野生稻迁地保护小区。
2.开展对全国野生稻资源的持续普查,以弄清野生稻野生种群的实时现状。由于野生稻生境的动态变化比较强烈,其野生种群的面积大小、数量多少和受威胁情况,也一直处于变化当中。因此,从长期保护策略来看,在一个短的、相对集中时间内弄清野生稻的生长现状,将可以制订更好地野生稻种群优先保护策略,并立即实施保护行动计划。
3.开展野生稻的遗传多样性研究,制订科学合理的保护策略:通过采集异位保存、原位保存、以及异位保存种子材料等方式,对比分析不同保护方式下的遗传多样性变化。然后基于研究结果,制订更具有针对性的科学保护策略。
主要参考文献
1.范芝兰,潘大建,陈雨,陈建酉,李晨,孙炳蕊,周汉钦,陈文丰,刘维. 2017. 广东普通野生稻调查、收集与保护建议. 植物遗传资源学报, 18(2): 372-379.
2.高立志,张寿洲,周毅,葛颂,洪德元. 1996. 中国野生稻的现状调查. 生物多样性,4(3): 160-166.
3.庞汉华,戴陆园,赵永昌,徐福荣,王翠云. 2000. 云南省野生稻资源现状考察. 种子,107:39-40.
4.全国野生稻资源考察协作组. 1984. 我国野生稻资源的普查与考察. 中国农业科学,1984(6): 27-34.
云勇, 唐清杰, 严小微,孟卫东, 王效宁, 林尤珍.2015. 海南野生稻资源调查收集与保护. 植物遗传资源学报, 16(4): 715-719.
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