“100家实验室”专题：访中国农业科学院作物所国家种质库

　　为广泛征求用户的意见和需求，了解中国科学仪器的市场情况和应用情况，仪器信息网自2008年6月1日开始，对不同行业有代表性的“100家实验室”进行走访参观。近日，仪器信息网工作人员参观访问了本次活动的第五十站：中国农业科学院作物所国家作物种质库，该库主任卢新雄研究员、实验室张志娥副研究员、辛霞博士热情地接待了实验室到访人员。

　　国家作物种质库（简称“国家种质库”）是我国第一座现代化低温种质库，是全国作物种质资源长期保存中心与保存研究中心。该库于1986年10月在中国农业科学院落成，总建筑面积为约3200平方米，由试验区、种子入库前处理操作区、贮藏区三部分组成。贮藏区建有两个长期贮藏冷库，总贮藏面积为约300平方米，其容量可保存种质40余万份。国家种质库现隶属农科院作物科学研究所。

　　国家种质库外景

　　“作物种质资源是农业科学原始创新、作物育种及生物技术产业的物质基础，是实现农业可持续发展、保障国家粮食安全、生态安全、能源安全、健康安全与农民增收的战略性资源。国家种质库就是一个作物种质资源的‘收藏夹’，其重要性及利用价值受到国家政府的高度重视。胡锦涛、吴邦国、温家宝等国家领导人都曾亲临国家种质库视察。”卢新雄研究员首先为我们介绍了建立国家种质库的重要意义。

　　卢新雄研究员（右一）与仪器信息网工作人员交流

　　“目前，国家种质库长期库收集了35.9万份种子，保存数量仅次于美国位居世界第二，其中80%的种子来自国内，其余20%是从国外搜集而来。种子品种涉及水稻、大豆、玉米、小麦、花生、棉花、荞麦、甜菜、烟草等各类农作物。这些种子由国家种质库在全国各地的合作单位每年送来。”

　　冷藏库外部

　　冷藏库内部

　　（图注：冷藏库内布置了许多传感器，能实时检测库内的温度与湿度。）

　　长期库+中期库+临时库，总贮存容量达百万份

　　“今天参观的仅是国家种质库1986年建成的部分。中国农业科学院对国家种质库进行了扩建，新建的‘国家农作物种质保存中心’于2002年建成并投入使用，是国家种质库的重要补充部分。该保存中心包括17间冷库，这些冷库总建筑面积约1700平方米，其中5间冷库供种质长期保存，9间中期保存，3间临时存放。‘国家农作物种质保存中心’保存设施投入使用后，使得国家库种质的保存总容量达到近百万份。另外，国家种质库在青海还有一个复份库，负责国家种质库长期库贮存种质的备份安全保存。”

　　表1 中国农业科学院作物所种质保存设施一览

　　（备注：本表是根据国家种质库提供的资料整理而成。）

　　表2 国家种质库贮藏冷库种类及功能一览

　　　（备注：本表是根据国家种质库提供的资料整理而成。）

　　试验区：生化类仪器唱主角 

　　辛霞博士为我们介绍了国家种质库试验区的情况：“国家种质库的任务就是保证我国作物种质资源的安全，这个安全有两层意思，一是物理上的安全，即种子完整无缺，不受损伤，二是种子携带的遗传信息的安全，保证种子在保存过程中保持高活力。因为种子在长期的保存过程中会自然衰老，所以我们要研究种子衰老的机理、保存方法与技术，希望能从技术上提前预防其衰老。”

　　“目前，国家种质库的研究课题涉及：农业植物种质资源的低温保存理论与技术；无性繁殖作物、顽拗型种子作物等特殊种质的中长期离体保存理论与技术等。”

　　试验区

　　试管组织培养

　　“试验区的仪器并不多，多为生命化学类实验仪器，体积较小，购买时间也较早，包括冷冻离心机、PCR、电泳、分子杂交箱、凝胶成像等。”

　　德国Eppendorf公司5804R冷冻离心机（左）

　　美国Boekel Scientific公司Big SHOT II 高容量分子杂交箱（右）

　　（图注：这两台仪器使用很频繁。）

　　德国Biometra公司Tgradient梯度PCR仪（左）

　　美国MJ Research公司PTC-100 Peltier Thermal Cycler PCR仪（右）

　　种子入库前处理操作区：培养箱的天下

　　种子入库前处理操作区是种子入库前对种子进行处理的区域。张志娥副研究员介绍到：“种子要经过活力检测、干燥、包装等处理后才能入库冷藏保存。”

　　工作人员在数种子

　　“活力检测在发芽室进行，其目的是通过发芽实验来检测种子的活力、发芽率，以确保最终入库的种质资源的质量。只有发芽率、活力符合相关标准的种子才能入库。一般要求种子的发芽率在90%以上。所要用到的仪器主要是从美国、德国进口的培养箱，以保证种子在在最适宜的温度和湿度条件下发芽。”

　　德国MMM公司Climacell恒温恒湿培养箱（左）

　　美国PERCIVAL公司恒温植物培养箱（右）

　　广东医疗器械厂LRH-250-GⅡ光照培养箱

　　（图注：LRH-250-GⅡ光照培养箱已购买了20余年，目前使用情况良好。）

　　发芽培养

　　“一般种子的水分含量为11-12%，这个比例对于长期保存来说较高，所以还要对经活力检测合格的种子进行干燥。干燥时间由种子的粒径大小与性质来决定。”

　　“我们在此使用的干燥箱都是国外进口的，这主要是因为种子在干燥过程中对温度的稳定性要求很高，进口干燥箱的精确度更高。并且我们用的干燥箱与实验室用的干燥箱是两个概念，一般实验室干燥箱的温度范围在100-300℃，其准确度不高，对温度的控制比较‘粗放’。所以我们选择了温度控制相对精确的培养箱来作为干燥箱，并对它进行了改造。”

　　由美国Thermo Scientific公司的恒温培养箱改造而成的干燥箱

　　（图注：该实验室有3组共20只该类干燥箱。干燥箱外边另外安装了预冷、除湿装置。这样，空气先经过冷却除湿，然后通过密封管道进入干燥箱内部，然后再适当升温对种子进行干燥。图片显示的8个箱子购买于赛默飞世尔合并之前，当时价格约为30多万人民币。据卢新雄研究员介绍，这些干燥箱在国内是较先进的干燥设备，在国内种质保存机构的干燥设备中是最好的。）

　　“除了干燥箱之外，我们还有立体显微镜、数粒仪、水分测定仪等仪器。种子包装设备就是很常见的热合机，种子可以放在铝箔袋或者金属小盒子中储存。”

　　英国VISION公司LYNX实体显微镜

　　（图注：该显微镜为单目显微镜，用于观察种子的颜色、大小和表面，还可以用它来成像。购买价格为20多万人民币。）

　　日本AND公司FC-500si数粒仪

　　（图注：该仪器的工作原理是先算出单位重量的种子数目，然后根据实际重量来计算种子的数目。据说，该仪器准确度很高，其软件系统是由国家种质库与生产企业共同开发完成的。）

　　美国帝强Dickey-john公司GAC2100高精度水分容重测定仪

　　（图注：该仪器可以在不破坏种子的情况下测出种子的含水量，但需要被测种子重量大于250克。由于国家种质库需要测量的种子的重量经常达不到250克，所以该仪器使用较少。该仪器购买价格为免税后5万元。）

　　张志娥副研究员（左二）、辛霞博士（左一）与仪器信息网工作人员合影

　　附录：中国农业科学院作物所国家作物种质库

　　http://icscaas.com.cn/jiguoku/zhongzhiku.htm