种质资源库的设计原则

设计总原则: 安全性、可靠性、前瞻性和布局合理实用,符合环保要求,在保证安全性的前提下考虑先进性(Ellis et al., 1990; 陈叔平1995)。由于种质资源库的设计专业性非常强,因此,在工程设计过程中,必须始终贯彻上述设计思想与原则。

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GB50223-9《5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6~8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3 m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,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, 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10~20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200~400粒)送往发芽检测室,供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。