专家建议：关于进一步加强对我国战略生物资源进行收集保存和利用的建议
2011-12-21 00:00:00 浏览：
2011年第2期（总第18期）
学术沙龙专家委员会
内容摘要：生物资源是生态系统的基本组成部分，是人类生产、生活资料的基本来源和人类赖以生存的重要物质基础。对生物资源的收集、保存和利用水平已经成为评价一个国家科技水平的重要指标之一。随着我国经济社会的快速发展，对于生物资源的需求越来越迫切，如何更好地研究和利用生物资源，特别是对战略性生物资源进行有效保护和合理的开发利用，将影响到我国未来经济发展的潜力和竞争力。
为加强生物资源收集、保存和开发利用领域学者之间的相互交流，加快青年创新型人才培养，推动我国和我省战略性生物资源研究的发展，云南省科协、中科院昆明植物研究所共同举办“战略性生物资源收集、保存研究领域的前沿问题”学术沙龙，邀请省内外生物资源领域的院士和知名专家对该领域中的前沿热点问题进行深入研讨。在专家研讨的基础上，沙龙专家委员会整理和提出了这份咨询报告，供有关部门制定政策时参考。
我国是全球生物多样性及生物资源最丰富的国家之一。云南生物物种资源占全国50％以上，素有“植物王国”、“动物王国”的美誉。使这些特有和宝贵的生物资源得到有效的收集、保存和合理开发利用，是保证我国可持续发展的重要基础，也是我国未来参与全球生物产业竞争的战略重点之一。随着我国科技实力的不断增强，如何进一步开展与邻国及周边地区在生物资源收集、保存和开发利用方面的合作，已成为一个重要问题摆在我们面前，同时也是实施我国面向西南开放的桥头堡战略的重要举措之一。
一、生物资源是人类赖以生存的物质基础和经济社会发展的重要资源
生物资源是生态系统的基本组成部分，是人类生产、生活资料的基本来源，更是人类赖以生存的重要物质基础。21世纪全球面临的最重要挑战之一是如何解决人类对粮食、能源、油料、果蔬、木材、天然药物等生物资源的极大需求和可持续发展之间的矛盾。生物资源除了直接为人类提供必要的生存保障和生态系统调节功能外，对其利用所产生的经济效益也将对一个国家的社会和经济发展具有重要影响。以制药业为例，尽管近几年来金融危机席卷全球，但2009年全球药物销售总额为8,370亿美元，比2008年的销售总额增加了7%。其中，基于生物资源基础开发的天然药物约占30%。例如，阿托伐他汀（立普妥）是全球最畅销的降血脂药，其2009年的全球销售额达到123亿美元，而该药物的先导化合物最初是从天然真菌红曲(Monascus sp.)中分离得到。阿卡波糖（拜唐平）作为降血糖的药物已经广泛运用于糖尿病的治疗，其中的主要成分也是直接从真菌中分离得到，其2009年的销售达到4.39亿美元。从虫草(Cordyceps subsessilis)的无性世代中分离得到的环孢菌素开创了器官移植医学史上的里程碑，2009年的销售为9.19亿美元。红豆杉中的紫杉醇被生产为抗癌药物广泛用于癌症的治疗，其中含多烯紫杉醇和紫杉醇的药品2009年的销售额分别30.36亿美元和6.23亿美元。
除了植物资源以外，海洋生物中也有非常重要的药物资源。芋螺（Conus spp.）是生长于岩礁岸边的海洋贝类，科学家从芋螺毒素中分离出的化合物制成镇痛药“齐考诺肽”，止痛效果是吗啡的10,000倍。其他的生物资源，包括从蜘蛛、蟾蜍和昆虫中分离的毒素，都可为生物制药提供非常优秀的资源。因此，利用本国的或从国外引进的生物资源进行发掘、筛选和培育生物新产品，并为经济发展服务已成为世界各国政府发展战略的中心内容。21世纪国家之间将面临自然资源的竞争，而生物资源将成为各种自然资源中最重要的部分。拥有大量的生物资源储备并掌握其保护和利用的新技术，既是国家综合实力的体现，也将决定一个国家社会进步和经济发展的成败。
二、生物资源收集、保存和利用的现状
1．国际现状。国外非常重视对生物资源的收集和保存，并把对生物资源的占有和对其研究的深度看作一个国家可持续发展能力和综合国力的象征。西方发达国家非常关注对战略生物资源的收集保存，对生物资源的收集起步较早。早在1946年，美国就建立了国家植物种质系统（National Plant Germplasm System，NPGS），收集的重点是粮食与农作物。目前共有各类材料50多万份，有约60%来自国外。此外，美国农业部还开展了生物资源的专类收集园圃，如在加州建立的柑橘种质资源圃已收集了全球的柑橘类（包括橙子、柚子、橘子、等）种质资源1,000多种，而且每年都在全球范围内开展收集，其中包括了很多具有开发潜质的种质资源。英国千年种子库是全球最大的野生植物种子库，目前已经收集了27,000多种植物的种子，50,000多份。日本农业生物资源研究所的种质资源保存体系包括了植物种质资源库、动物种质资源库、微生物库、DNA库、水生生物种质资源库和森林树种收集区。到目前为止，已收集保存20万份植物种质资源，30万份活植物资源，其中种子保藏库中保存了大约10万份植物种子。
动物种质资源保存领域中最有名的是美国圣地亚哥动物学会、美国濒危物种繁育中心和“冰冻动物园（Frozen Zoo）”。他们主要保存动物的血样、精子、卵子和胚胎等，目前已保存了4,800个动物个体，385种动物，特别是哺乳类和鸟类。美国启动的“物种生存计划（Species Survival Plan）”拟保存100种动物都是通过这样的方式进行保存。
微生物作为另外一类重要的生物资源，主要通过零下196度的液氮进行保存。美国菌种收藏研究中心已经收集保存菌种12.5万份，收集重点为抗菌（菌种）资源、疟疾（菌种）资源、极端环境微生物以及cDNA文库。
随着分子生物学的发展，DNA库的建设也成为世界各国关注的焦点。目前，英国皇家植物园丘园已保存了10,000多份植物DNA材料，通过零下80度的冰箱进行保存。动物DNA的保存较困难，一是材料来源有限，二是保存的技术尚不成熟，迄今全世界尚未超过10种哺乳动物和鸟类的配子和胚胎的冷冻储藏和复苏获得完全成功。
2．我国现状。以植物资源为例，我国是世界上植物多样性最丰富的国家之一，植物种类居全世界第二，仅次于巴西。复杂的植物区系地理及多样的生境保存了众多的孑遗植物类群，并分化了极高的特有成分。中国的维管植物约33,000种，占全球的10%左右，其中蕨类(约2,600种)，裸子植物(约250种)，被子植物(30,000种以上)，约有50－60％中国本土植物为中国及临近地区特有，包括大量古老孑遗的物种，如：“活化石”植物水杉（Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng)、银杏（Ginkgo biloba L.）、银杉（Cathaya argyrophylla Chun & Kuang）等。此外，我国也是世界八大作物起源中心之一，8000年的农耕文明孕育了200多种本土驯化和引种归化的作物。
我国的生物资源收集保存始于上世纪80年代。目前，中国农业科学院品质资源所国家种子库保存农作物种子600余种45万份，有青海复份库、各省、市、自治区农作物种子库及一批资源圃。中科院西双版纳热带植物园珍稀濒危物种种子库保存热带植物种子1,000种，10,000份）。微生物所中国普通微生物保存管理中心保存微生物12,000余株。中国普通病毒保藏管理中心（武汉）收集保存了普通病毒640株。中国典型培养物保藏中心（武汉）保存有专利培养物1,200余株，非专利培养物3,000余株。昆明动物所动物细胞库现收藏100余种3,000余份动物的细胞组织。全国有各类植物园、树木园117个，收集植物10万多种（份）。
我国最大的野生生物种质资源收集保存设施“中国西南野生生物种质资源库”于2007年建成并投入使用。截止2009年底，共收集保存野生植物种子4781种31,199份，占我国野生植物种数的16.72%，其中中国特有种1,339种2,826份，珍稀濒危物种73种190份和具有重要经济价值物种1,235种5,456份。此外，还收集保存了植物DNA样品1,200种11,025份，植物活体种质资源437种49,580株（丛），微生物物种1,119种8,359株（含大型真菌319种330株），动物种质资源354种13,805份。此外，还正式备份保存来自英国皇家植物园丘园“千年种子库”的204份种子、国际混农林中心收集的来自19个国家386份林木种子。
虽然如此，作为生物资源异常丰富的中国，人均占有的种质资源数却远低于世界平均水平，人均拥有的已保存种质资源数远远不及欧美发达国家，这严重威胁着我国的生物资源安全和可持续发展。在环境恶化日趋严重、生物多样性锐减的今天，再不把我国的野生生物种质资源迅速收集、妥善保存起来，后果将不堪设想。
三、我国生物资源收集、保存和利用面临的挑战和存在的主要问题
近年来，随着我国对科研投入的增加，我国对生物资源的物种收集保存数量虽然在短期内已取得较快的进展，然而，我国生物资源收集、保存的战略部署仍然面临很多挑战。生物资源的收集保存标准规范、质量控制、全球视野、区域布局、优先物种以及技术支撑建设仍有待进一步加强和完善。此外，生物资源在共享机制和管理规范的建立，生物资源的挖掘、种质创新以支撑国家相关产业和可持续发展的需求仍需进一步思考。
1． 我国的生物资源“物种数量多，资源总量少”生物资源储备量“天然”不足。我国虽然拥有全球10%的植物种类，但由于我国特殊的地质历史和自然环境，大部分物种分布区域狭窄，生物资源的总量并不丰富。经济快速发展导致的土地利用变化已经使许多物种的生存受到威胁，我国虽然已对珍稀濒危植物的保护开展了大量工作，但目前已经实现迁地保护的珍稀濒危植物数量约为1,657种，仅仅涵盖了“中国物种红色名录（2004）”已收录4,408种中37.6%的物种，大大低于《全球植物保护战略》和《中国植物保护战略》中的既定目标，急需加强对我国资源储备量特别少的珍稀濒危物种的收集保存和研究工作。随着近年来极端气候事件的增加，开展对特殊生态系统中或具有特殊生态功能物种的收集保存将具有战略性的意义，应加强对高山生态系统中重要生物资源的收集保存，对保水能力强，适宜山地种植的物种进行收集，以增强对西南山地的保水能力、喀斯特地区石漠化的治理、西北荒漠的治理等。
2．已收集保存的生物资源种类有待进一步增加。在已知的全球生物资源种类中，排名前三位的分别是昆虫、真菌和微生物，但对这些重要生物资源的认识、收集保存和利用尚未得到较高的关注。目前，我国对生物资源的收集保存工作主要集中于高等植物和大型动物。例如微生物所中国普通微生物保存管理中心仅保存微生物12,000余株，中国普通病毒保藏管理中心（武汉）收集保存了普通病毒640株。云南大学对微生物已开展了30多年的研究，保存了微生物资源2,000多种，20,000多份，不足10,000株。
3．对国外重要的战略生物资源收集保存量不足。虽然我国设立了“948计划”，用于对国外生物种质资源的引种，每年投入1亿美元和1亿人民币，但无法或较难收集到具有核心战略价值的种质资源。中国农科院国家农作物种子库现存的45万份种质中，仅有不到20%来源于国外。中国科学院10大植物园收集保存的植物活体物种数量达24,667种（含变种和亚种），而其中国外引种的物种仅有20%，对国外动物和微生物资源的收集和保存进展更为缓慢。
4．我国在开发利用生物资源方面已经开展了大量的工作，并取得了一定的进展，但与国外同行还有一定差距，尚无具有国际影响的重大研究成果。上世纪四十年代，蔡希陶等科技人员曾参与烟草适应性研究和优良品种培育工作。五十年代，吴征镒、蔡希陶等为我国的橡胶种植和规划也做出了重要的贡献。聂瑞麟等从云南产的露水草中发现含量高达3%的蜕皮激素，实现了蜕皮激素工业化生产。周俊院士对薯蓣属植物皂苷元的化学成分及分布规律研究，为我国开发薯蓣皂苷为基础药物开发奠定了基础，用于治疗心血管疾病的“地奥心血康”与薯蓣皂苷的基础研究密不可分。孙汉董院士对冬凌草的研究发现了具有抗癌有效成分的冬凌草甲素和乙素，为冬凌草的开发奠定了基础。随着我国对创新药物的研究方面的加强，已经完成了如宫血宁、天麻素等重要药物的开发，目前正在对一系列新药进行申报或临床试验，如治疗心血管疾病的“灯盏细辛酚及其冻干粉针剂”已经完成了临床试验并申报新药证书和生产批文，治疗早老性痴呆的促智新药芬克罗酮已开始Ⅱ、Ⅲ期的临床研究，灯台叶碱也已完成5类新药的临床前研究。但由于过去研究平台的缺失、研究体系不完善、人才队伍结构不合理等因素阻碍了我国对生物资源研究利用的发展，目前我国在开发利用生物资源方面与国外同行还有一定差距，尚无具有国际影响的重大研究成果。
四、对我国战略性生物资源收集、保存和利用的建议
1. 建立我国中长期的全球战略性生物资源收集、保存与利用专项计划，加强国际合作，开展对重要战略性生物资源在全球范围内的收集、保存和开发利用。我国的农业、林业、畜牧、医药、园林和花卉产业的自主创新和可持续发展，迫切需要更多的国外优秀的生物种质资源和战略生物资源储备。例如，重要的药用植物芦荟约有400种，其中非洲产250多种；具有很高观赏价值的苦苣苔和秋海棠植物主要分布于东南亚和南美洲，对这些生物资源的收集将有可能对我国的生物产业的发展产生重要影响。因此，应加强在东南亚和南亚地区、中南美洲及非洲等遗传资源丰富，开展战略生物资源的收集和保存，以及资源的评价、挖掘和利用，为我国农业和林业的产业结构调整提供生物材料保障，为国民经济的持续发展提供战略资源储备。通过国际合作和科技援外的途径，开展对重要生物资源的收集、保存和联合研究，合作培养人才或在相关国家和地区建立科研台站等，对上述国家和地区的生物资源进行收集，提高我国生物种质资源保存体系中的国外材料保存量。
2. 建议政府加强对生物资源研发和产业化的扶持和投入，在“十二五”规划中设立生物资源研发和产业化专项，加大资金支持力度。由于生物资源的收集和保存工作是生物资源开发利用的第一步，不能直接产生经济效益。云南作为我国生物资源大省，在生物资源的研发发面与发达地区相比投入不够，需要国家和地方政府的大力支持。
3. 建立和完善优质遗传资源的鉴定和评价体系。我国生物资源的特点是“种类多”，资源的利用取决于对资源的认识。通过挖掘农业、林业、养殖业及工业等领域的重要基因资源，借助分子改良技术手段，提高重要经济农作物、动物及微生物产品的品质性状，建立或进一步完善相应的优质遗传资源鉴定和评价体系。
4. 建立天然化合物及活性分子库。在政府专项资金的支持下，研究和挖掘与医药相关的生物资源，发现生物活性分子和先导化合物，为具有自主知识产权药物的研发提供物质基础。
5. 加强多学科领域专家的交流与合作，对生物资源研发中的关键技术进行联合攻关。在研究和开发利用生物资源的过程中，加强对专业技术人才的养，进一步推动各个专业和行业专家之间的交流与合作，促进研发过程中新兴学科和特殊产业的建设和发展。如我国野生兰花资源丰富，但组培的兰花苗无法开花，需要特殊的真菌与兰花共同形成菌根后才能开花，这需要植物学与微生物学专家的联合攻关。
6. 注重知识产权保护，建立和完善惠益共享机制。加强对生物制药、生物技术领域及其他生物产业化领域中知识产权的保护，避免今后对生物资源的使用处于被动。建立和完善生物资源研发和产业化过程中的惠益共享机制，保持生物资源在保存、研究、利用和产业化等各个环节的良性循环。
7. 建立政府与科研机构、企业间的沟通联络机制，尊重和保障生物领域专家的决策话语权。在政府决策咨询机构中，增加生物领域专家的人数，在生物产业领域、对外经贸合作、国际科技交流等发面发挥重要的咨询作用，促进决策的科学化和民主化。
附件：
战略生物资源学术沙龙参会专家及领导名单
（2010年9月7日）
姓 名
单 位
职称（职务）
周 俊
中科院昆明植物研究所
中国科学院院士
孙汉董
中科院昆明植物研究所
中国科学院院士
李德铢
中科院昆明植物研究所
研究员/所长
刘吉开
中科院昆明植物研究所
研究员/副所长
甘烦运
中科院昆明植物研究所
研究员/副所长
牟双江
云南省科协
副主席
刘惠民
西南林学院
教授/院长
黄兴奇
云南省农科院
研究员/院长
郎南军
云南省林科院
研究员/院长
黄宏文
中科院华南植物园
研究员、主任
陈 进
中科院西双版纳热带植物园
研究员、主任
张克勤
云南大学
教授/副校长
王 文
中科院昆明动物研究所
研究员/副所长
杨永平
中科院青藏高原所
研究员/副所长
葛 松
中科院植物研究所
研究员
王跃华
云南大学
教授
樊国盛
西南林学院
教授
李成云
云南农大
教授
裴盛基
中科院昆明植物研究所
研究员
王雨华
中科院昆明植物研究所
研究员
高立志
中科院昆明植物研究所
研究员
杨祝良
中科院昆明植物研究所
研究员
赵勤实
中科院昆明植物研究所
研究员
罗晓东
中科院昆明植物研究所
研究员
孙卫邦
中科院昆明植物研究所
研究员
胡 虹
中科院昆明植物研究所
研究员
周 兵
中科院昆明植物研究所
处长
李 毅
云南省科协学会部
部长
刘 耘
云南省科协学会部
副部长
赵俊芬
云南省植物学会
秘书长
责任编辑：裴蕾