林木种质资源库在林木遗传改良中的重要意义

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1、林木种质资源库在林木遗传改良中的重要意义一、林木种质资源库简介概述:林木种质资源库或林木种子标准样品库，英文意译为”种质银行“,是当前 最有效、最安全的保存方式，它包括种子低温保存、超低温保存及种质离体保存 等方法，林木种质资源保存主要有原地保存、异地保存和设施保存 3 种方式。种 质库保存以种子为主体的作物种质资源及其近缘野生植物，这些材料可随时提供 给科研、教学及育种单位研究利用及其国际交换。种质库在接纳到种子后，需对 种子进行清选、生活力检测、干燥脱水等入库保存前处理，然后密封包装存入-18C 冷库。托普云农已为广大科研院校、教育及育种单位研发建设的林木种质资源库， 助力种质资源保存工作

2、。二、林木种质资源库主控系统功能:1、全新动态恒温恒湿控制系统，响应快，精度高。2、任意设定的温度、湿度控制参数，自动构成局部的微气候环境。触摸屏尺寸 不小于 5.7 英寸,所有的参数显示和设定均可在触摸屏上进行，在全彩色触摸屏 上进行参数设置等操作的功能，可根据种子种类的不同选择最佳制冷或除湿的运 行模式，可在触摸屏上直接设置温度，湿度，时间，模式等参数, 具有实时温湿 度，历史温湿度数据曲线，设备运行状态显示，故障图形代码显示等专用功能。3、整个控制系统具有计算机通讯接口，如有需要可以安装上位机软件对整个控 制过程进行全程监控，对库房的的温湿度数据进行电脑数据显示、曲线显示、数 据记录以及

3、打印等。4、各档程序参数长期记忆，系统意外断电后可以自动恢复运行，并且不影响原 来参数的设定，可按原有的设置继续运行，充分保证试验工作的连续性。5、高温报警，异常报警功能：可设定各监控点位的温度、湿度报警上下限值， 当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号。报警有三种方式组成：声光 警灯报警、电脑屏幕画面报警和短信群发报警。短信可同时通知多人，扩大故障 发生后的知情人数量。主机时实及历史故障信息均可查询。6、该系统采用低功耗设计，可有小型 UPS 直接拖动工作，确保断电情况下报警 信息（声光，屏幕，短信群发）能正常发送。三、林木种质资源库的库体要求：1、库体五面采用聚氨酯双面彩钢保温板（厚

4、度 100mm）。2、保存库保温门：开一扇800mm宽X2000mm高 大门，每扇门开启方式为外单 开启，确保内部开启优先（在外部锁闭情况下仍旧确保内部能够直接开启，保证 操作人员的安全）。3、大门密封及结构：门框的密封采用特制的耐高低温的硅橡胶密封条，在门框 处加装门框加热丝以防在低温情况下门框处凝露；门把手、饺链采用日本进口优 质产品，可保证其强度，防止掉落；门框四周加强，即在门发泡前，在大门内侧 焊接加强筋，可保证其强度，防止门的变形。4、气压平衡装置：为了避免库房内温度的变化而引起库房内外压力差对库房强 度的影响，在每个库房侧壁处安装一套重力关闭型压力平衡装置。5、库房内侧上方装有吊顶

5、式冷风机和匀流送风板，匀流送风，提高库房内整体 送风效率，进门有风幕保温隔离系统暖通管道系统内材料为铜管。 内部地面：地面需采用专门的地面保温材料（隔热 XPS 保温板），加上铺设钢筋 混凝土承重结构，上铺PVC地胶板。达到：防水防滑，耐磨，保养方便：平常用 清水拖把擦洗即可，遇有污渍，用橡皮擦或稀料擦试即可干净。防火阻燃耐酸 碱。四、林木种质资源库制冷部分:1、冷冻机组采用全自动控制方式，压缩机选用美国艾默生谷轮涡旋式高性能压 缩机，机组机组采用低噪音风机以及风机压力控制系统。2、内机低噪音冷风机 2套，外机低噪音箱式机组 2套的双压缩机模式：3、据故障状态轮值。当一台机组有故障出现，则备用

6、机组立即启动，最大限度 保护种子据时间轮值。进行小时、日的运行时间轮值切换，延长机组寿命和等时 运行。4、据冷量轮值。当一台机组冷量不能达到冷量要求，则第二台机组马上投入运 行；而当系统出现冷量需求在一定程度的降低，则备用机组自动再切换到备用状 态。五、林木种质资源库除湿部分要求:除湿机为低温转轮除湿机，确保在零下的环境里可以除湿。六、林木种质资源库技术参数:在建筑面积5.3*5.6*2.5 米里独立控制制泠及除湿。 采用进口双制冷机组。制冷设备室外机置于墙外。 控制系统全彩色手触摸屏进行控制。 显示内容：当前时间、温度、湿度及记录曲线。 历史数据记录数量：15000 组数据,既可直接显示，又

7、可用计算机下载。温控范围：-5C10C库温温度波动度：1.5C控湿范围： 60%RH 以下湿度波动度：7%RH-10%RH压缩机：压缩机选用进口高性能压缩机，机组机组采用低噪音风机以及风机压力 控制系统。内机低噪音冷风机 2 套，外机低噪音箱式机组 2 套电源： 50Hz,380V 三相五线制。灭菌方式：紫外线灯。光照度控制范围：采用节能型三防荧光灯照明系统350LUX达到操作照度即可。七、种质资源在林木遗传改良中的重要意义：1、林木种质资源是遗传多样性资源：林木种质资源保护的核心内容是遗传多样性的保存、评价和利用。生物遗传 多样性是生产力资源，是基于对全球性森林面积缩减、物种加速濒危、森林健

8、康 严重受到威胁、森林适应性下降和森林功能衰退的现实，人类面临紧迫的环境发 展重大命题的共识。林木种质资源已经成为我国环境发展、治理生态灾难的关键 性战略资源之一。林木遗传多样性问题看上去不如农作物那样迫切，但是在长周 期生产活动中因遗传多样性下降的加速产生“渐释效应”引起的不良后果，危害 更大，持续时间更长。因此，林木种质资源保护就显得更为迫切，对生态环境建 设及国民经济可持续发展更为重要。开展林木种质资源保护同步抢救保护了我国 珍贵、稀有、濒危和特有树种种质资源，为全面实施国家林木种质资源保护与利 用，构建深层次上的保护策略，奠定坚实的基础。这是一项面向 21 世纪的国家 可持续发展和国家

9、安全的重要内容，为未来 16 亿人口生活质量的改善和提高， 储备必要的可再生物质资源的源头资源。2、我国生态环境建设充分必要的基础资源：当前，我国面临的“生态赤字”比财政赤字更可怕，已经危及农业及国民经 济可持续发展。全国自然生态失衡有 7 大“赤字”，最主要的是与林木有关的前 3项“赤字”，即：全国水土流失面积大于治理面积，风蚀和水蚀面积达380万 km2,占国土面积的1/3；沙漠化面积267.4万km2,每年新增2460 km2； 南 方山地丘陵地区石漠化面积346万km2，每年新增133 km2。以上生态“赤字” 对农业生产和国民经济建设的危害将越来越严重。治理与抑制“生态赤字”重要 途

10、径之一是植被恢复，恢复再生植被的基础和前提是选择与之匹配的灌木、乔木 和草等种质资源作种质材料。根据调研，适用于上述三类“生态赤字”地区的乔 灌木树种达120 种以上，拟保存的种质达6 万份，可供选择的优良种质约400 份 以上。而且随着优良种质的开发利用于生态环境治理工程，其生态、经济、社会 的综合效益将迅速增大。3、“生物经济”时代国际竞争的战略需求：由于人口负荷增大，地球气候变迁，环境污染加重等诸多因素，森林和林业 用地退化或减缩，林木种质资源损失和侵蚀日趋严重。在近期内如不紧急抢救保 存，丢失的基因将一去而不复返，目前与未来的可利用的国家战略性基础资源会 受到严重损失。 21 世纪将从

11、“信息经济”跨入“生物经济”的崭新时代，基因 工程与基因开发利用将是生物经济的主要内容。林业种质资源负载着地球生物基 因避护所和“主体基因库”，是基因工程的源泉性基础资源。需要持续发展的国 家和民族，都会将生物种质资源放在“战略优先”的位置。4、为满足国家对木材等林产品的需求而开展林木遗传改良的需要：随着国民经济发展和人民生活水平的不断提高，对各种木材产品、果品、花 卉、药材和工业原材料的要求，趋向优质、高效和多样化。林产品市场需求日趋 多样，迫切需要对现有树木进行不同功能的定向培育和遗传改良。因此，需要保 存、评价、利用和储备多样化的可供选择利用的林木种质资源。林木种质资源是 国家所有的基础

12、性战略资源，理应放在国家战略优先地位。八、林木种质资源库的设计原则:1、安全性植物种质资源是在不同生态条件下经过自然界长期演变形成的 ,蕴藏着各 种潜在的可利用基因, 是国家的宝贵财富。因此, 在种质资源库设计和建设中, 都应将安全性放在首位,需从防地质灾害、防水、防火和防意外事故等方面来考 虑。防地质灾害, 重点放在防震上, 其他如塌陷和滑坡等也应考虑。在防震上, 根据中华人民共和国国家标准GB50223-95建筑抗震设防分类标准，种质资 源库列为乙类建筑, 即地震作用应按本地区抗震设防烈度计算。抗震措施, 当设 防烈度为68 度时应提高 1 度设计。除在建筑设计上有防震设防外， 聚胺酯保温

13、 冷库和种子架设计也应考虑防震措施， 这是因为种子包装容器越来越多地采用铝 箔袋， 若出现倒塌现象易造成袋的破裂而混杂了种子。防水应重点考虑防洪水。 如美国国家种质库的贮藏冷库是设在建筑物的2层，高出地面3m左右，这是由 于当地上游地区有一水库。若考虑防暴雨排水， 则一般冷库的地板应高出地面1 m 左右。其他方面， 如建库地址周围不能有燃料仓库及危险化学药品库。种质资 源库建筑周围必须留有足够的空地， 以便在发生意外时能够使消防队迅速到达。 消防报警、监控及库内外的报警装置应重点考虑， 尤其应考虑当人在冷库内出不 来时应有报警装置。2、可靠性种质资源保存是一项关系子孙后代且没有时间界限的工程，

14、 其核心是尽可能 延长种子的寿命， 而维持低温库温度的恒定是最为关键的。在种子贮藏过程中 ， 若因制冷设备常出现故障而停机维修，则可能导致库温回升，这种大范围的温度 波动更易加速种子的老化。为此， 低温库的制冷除湿技术设计， 应选择在实践中 证明是可靠稳定的技术，绝不能设计或采用带有试验性质的新技术，因种质资源 库不是试验场所，它保存的是国家宝贵资源， 是无价之宝。在控制系统方面，除有 自动控制系统外， 还应有手动的控制系统， 以备在自动控制系统出现故障时， 可启 用手动控制系统。制冷设备也应尽可能设计备用机组， 以确保运行过程的可靠性 电力供应也需设计双路供电系统， 在电力供应有问题的地区，

15、 应备有柴油发电机3、前瞻性因建设种质资源库投资费用大， 在设计时应尽量考虑未来1020 年的发展。 包括入库贮存种质数量、人员的增加及资讯方面的发展。在平面布局上, 也应适 当留有发展余地。4、布局合理在总体布局方面,对于综合性种质资源库,液氮超低温库和种子低温库可考 虑放在1 层,组织培养库可考虑放在 2 层。另外应确保工艺流程合理, 即种子在 入库前处理过程中的流动应合理,而不要推来推去。在一般情况下,种子处理操作 流程为:(1)在接纳操作室进行种子接纳与登记、核查种子重量与外观质量并统计 出供发芽检测的种子; (2)将统计出的发芽检测用种子(一般200400 粒)送往发 芽检测室 ,供

16、保存用的种子暂时存放在临时库 ;(3)在发芽检测室进行发芽率试 验;(4)将发芽率检测合格的种子从临时库送到干燥间进行干燥脱水; (5)在包装 间进行含水量测定与种子包装; (6)将包装好的种子放入冷库永久保存。因此 , 各操作间与储藏冷库的布局可依照上述流程来安排。5、符合环保要求首先, 考虑低温种质资源库制冷机组可能造成的噪声问题,若低温库建在居 民文教区，设计标准应按国家工业企业厂界标准(GB12348-90) 执行，即昼间为55 dBA,夜间为45 dBA。具体可根据所处地区，按国家标准要 求考虑噪声问题。第二， 在制冷机组选择时， 也应考虑制冷剂的环保问题， 而不 要采用使用R502

17、和R12制冷剂的制冷机组，因为R502和R12是即将被禁止使用 的制冷剂。此外， 对于淘汰和废弃的种子，要防止可能造成的病虫害传播。对于 建设离体库和DNA库，更要在设计时考虑环保和安全性的问题，如对某些有害的 微生物和基因工程材料需重点考虑安全性问题。对保存前处理及研究过程中的化 学试剂， 则需考虑建设专门的试剂收集处理设施， 同时实验室需安装防酸碱腐蚀 的排污管道。因此， 种质资源库在建设前需对环保问题作全面系统的论证和评估6、先进性楼宇自控和制冷机组的自控方面可考虑先进性设计 ， 但在制冷除湿技术上， 首先考虑是安全性和可靠性， 在此基础上再考虑先进性， 因国内外有不少种质资 源库为追求

18、所谓先进技术而无法实现正常的运行，如有的种质资源库想通过对库 房进行液氮喷淋气化制冷而实现低温保存种子， 但后来实践证明是不可行的。种 子前处理设备及有关实验设备应以先进性为主。相关产品：容重测定仪九、林木种质资源库设计与建设中常遇见的问题:1、如何确定建设面积建设种质资源库, 最主要的问题是建多大面积才能满足需要。现以中期库贮 藏水稻种子来计算说明，一般中期库贮藏种子每份为300g, 般在685 mmX 585 mmX115 mm种子筐中可摆放40份种子，那么设计一间摆放10 排,每排摆放10列 的移动种子架的冷库，其面积需0.72X10+1.4m X 0.62X 10+2.0m=70.52

19、 m2, 若种子架高度为摆放15筐，则种子架高度需2.2m,库的净高度需3.2 m。使用面 积为 70.52 m2, 净高为 3.2 m 的储藏冷库, 其可存放水稻种子份数为 6 万份。 那么若要建设一座存放 12 万份的典型低温种质资源库,则可按以下内容估算出 所需的使用面积：冷库140 m2,机房2040 m2,缓冲间2040 m2,接纳室2040 m2, 清选室 2040m2, 发芽室 4060 m2, 干燥及包装室 6080 m2, 水分测定室 2040 m2, 临时库 2040 m2, 值班室 30m2, 配电及控制室 2040 m2, 临时存放 室 2040m2, 会议室 100

20、m2, 计算机室 100 m2, 厕所及走廊 130170 m2, 总使 用面积为7601 000 m2。因此，要建设一座保存12万份的种质资源库，则需要申 请建筑面积为 9701300m2, 即需在使用面积基础上增加 30%。若需要配备研究 实验室、拷种室和晾晒场等, 可在上述面积基础上增加。2、地面保温防冻处理冷库地面保温防冻处理也需引起注意, 曾出现过因没有做地面保温处理,而 使冷库地面发生冻裂现象。防冻保温处理一般做法是做架空层, 在架空层上再做 防水处理并铺垫抗压的保温材料,然后在保温层上再做水泥地面,内铺设钢筋以 加强抗压强度。3、制冷机组安装位置目前,机组存放有以下3 种安装位置

21、：(1)放在同一层, 即摆放在库的两侧或 其中一侧。该安装方式联接管道短, 易操作且维修方便, 但占用了使用面积; (2) 安装在屋顶。制冷机组与对应的蒸发器对接安装方便, 易操作维修。不占使用面 积, 可减少工程投资。缺点是影响建筑物美观,噪声大,在北方地区的屋顶,须设 有相应的采暖和照明措施。另外须增加楼板承重力,为消除机组运行的振动必须 采用减振措施。管道须穿过屋面, 也必须增加防水防漏措施。(3)安装在地下层。 可减少噪声影响, 备件和备用机组可存放在地下夹层, 这样检修方便并且安全。 相对于屋顶, 制冷系统管路穿过楼板防水措施容易处理。缺点是须设计通风和排 热系统, 以保证机组夏季正

22、常运行。机组在地下室,则防水防漏也要求较高, 工 程建筑费用较高。若种质资源库建设地区有足够的用地,推荐采用第一种方式安 装制冷机组。4、长期库和中期库的配置对建有长期库和中期库的种质资源库, 有人推荐库中库的方式配置,即长期 库套在中期库里面，认为该方式有节省能源的优点（Tay,1991）。但从实际操作的 角度出发, 该配置方式使用起来不方便, 建议长期库和中期库的库门都与缓冲间 相连。5、中期库温度的选择中期库的贮藏温度在设计上应选择（-4土 2） C或（4土2） C,不要设计（0土 2） C,即不要使种子处于结冰与化冰的状态，因它对延长种子的贮藏寿命不利。6、每间冷库面积的大小每一间冷库

23、的面积到底是大还是小好, 其各有利弊。如建有一间面积为 150 m2,高度为4m的冷库，安装了 3台机组，在调试时3台都需开启，但当正常运 行时, 仅2台机组运行就足够了, 其中1台可作为备用, 这样运行过程就有安全 保障。但其缺点是建成后库内种子在短时间内可能存放不满, 造成能源的浪费。 若是分成3个小冷库，每间50mX50mX4m,则同样需3台机组，在使用时，则 可用一个开一个库以节约能源, 临时不用的库还可存放其他物品, 其优点是最大 程度地发挥其作用，但缺点是每间冷库无备用机组， 在安全方面存在隐患。7、除湿系统的选择对于种质资源的保存， 最好对库内的相对湿度进行控制 ， 一般要求控制

24、在 65%以下。因此也需考虑安装除湿系统，对于0C以下低温库，目前多采用电加热 熔霜，其缺点是耗电量较大，且电加热管易烧坏。另外还有采用热氟除霜等方式。 2001年国家种质库在T8C采用一种国外进口的除湿制冷系统,它能控制库内相 对湿度（RH）W50%,其除湿方式不属于电加热熔霜。该制冷机组还有另一优点， 即机房环境温度比采用电加热熔霜机组平均低10C左右。8、每间冷库热负荷Q计算在种质资源库设计中, 需配多大制冷量机组也是非常重要的问题。每间冷库 热负荷 Q 计算一般需考虑围护结构的热负荷、保存种子/种子架的热负荷、每天 开门及人员进出次数的热负荷, 以及照明、蒸发器风机和电加热熔霜的热负荷

25、等 制冷机组工作时间系数应以 50%来计算为宜 , 实际运行中制冷机组工作时间系 数不应高于 75%, 设计人员就可依据此要求来计算配多大制冷量机组。9、干燥系统的选择在种质资源库建设中, 种子干燥系统的建设也是较难选择的一个环节。降低 种子含水量是延长种子寿命的重要因素 ,但在种子干燥脫水过程中 ,应避免干燥 温度过高而对种质活力产生潜在的损伤，因此,FAO/IPGRI（1994）推荐采用“双15” 干燥系统：RH20%,温度（152）C。国家种质库已建造一间容积为3.4 mX3.1 mX2.6m的“双15”干燥间，但其建造费用需40万元。国家种质库也建造另一 套干燥系统，即采用最高温度为7

26、0C的进口植物培养箱，再配置自制的预冷除 湿系统，使进入箱内的入口相对湿度控制在7%2%,这样在3035C干燥温度条 件下， 能使大部分作物种子含水量在24天内降到5%8%， 建造这样一套干燥系 统， 其费用需20万元（配置5 台进口植物培养箱）。此外， 国家种质库早期也采用 另一干燥系统， 即建造一间具有较好密封和保温效果的干燥间 ， 环境条件控制在 2540C, RH40%,然后将干燥箱放置在干燥间内，而不用配置预冷除湿系统， 该干燥系统也能使种子达到较好的干燥效果，其建造费用大为降低。10、设计单位的选择种质资源库建设是一项专业性很强的农业工程 ， 一般的设计单位都没有这 方面的设计经验

27、， 因此， 在一般情况下， 设计单位负责土建设计就可以， 保温库板 和制冷机组工程设计可由制冷设备专业供应商来承担。若由设计单位来承担制冷 与保温库板工程的设计， 其不但收取了高额的设计费， 而且设计出来的东西又往 往无法采用， 有时反而帮倒忙。因此， 在土建初步设计阶段， 可预先进行制冷和 库板工程的招标， 当进行土建施工图设计时， 制冷设备厂家就可介入， 与土建设 计单位相互配合， 在电力等方面设计出最佳施工方案图。公司简介：浙江托普云农科技股份有限公司农业物联网、农业信息化综合解决方案服务商托普云农潜心十二年致力于中国农业信息化发展，同时提供面向土壤 农业气象 种子 植物生理、植物保护、粮油食品等监测检测精准农业仪器装备。迄今为止已获国家发明专利5项、实用新型专利42项，软件著作权70余项，软件登记证书18 项，被评为国家高新技术企业、杭州市院士工作站，研发实力强！受到多位行业专 家及行业领导认可，智能硬件及农业信息化应用遍及全国！上市公司（股票代码：833692）、大品牌，质量信得过、售后有保障！