李漣漪
中國西南野生生物種質(zhì)資源庫項目(以下簡稱“種子方舟”), 被稱為我國第一座自己的植物“諾亞方舟”,是國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)的國家重大科學(xué)工程,依托中國科學(xué)院昆明植物研究所建設(shè)和運行,建設(shè)內(nèi)容包括種子庫、植物離體庫、DNA庫、微生物庫(依托云南大學(xué)共建)和動物種質(zhì)資源庫(依托中國科學(xué)院昆明動物研究所共建),以及植物基因組學(xué)和種子生物學(xué)實驗研究平臺。項目于2009年11月通過國家驗收,至今已建成有效保存野生植物種子、植物離體材料、DNA、微生物菌株、動物種質(zhì)資源的先進設(shè)施;建立了種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫和信息共享管理系統(tǒng);建成集功能基因檢測、克隆和驗證為一體的技術(shù)體系和科研平臺;具備強大的野生種質(zhì)資源保藏與研究能力,保藏能力達到國際領(lǐng)先水平。
經(jīng)過十年的艱辛采集,目前“種子方舟”中已成功保藏了來自我國32個省的218科8855種野生植物種子資源,以及世界上27個國家的844份種子資源,其中不乏我國一些珍稀、瀕危和特有植物的種子,以及一些重要農(nóng)作物的野生近緣種,讓我們近距離地來認識一下這些難得一見的種子吧。
1906年,法國的一位傳教士在云南曾采到過該種植物的標本,后來的一百年中,人們再也沒有發(fā)現(xiàn)其野生植株的蹤影。直到2006年,中國科學(xué)院昆明植物研究所的專家才在云南省石林縣再次發(fā)現(xiàn)了該種300多個野生植株,這在國際上引起了較大反響。彌勒苣苔為我國特有植物,其生存環(huán)境受到了人為干擾和外來植物入侵的較大影響,故有再度消失的危險,“種子方舟”已保存該種種子36510粒。
巧家五針松為1992年在云南東北部的巧家縣發(fā)現(xiàn)的我國特有植物,因人為砍伐、生境惡化、全球氣候變化等因素的影響,目前全世界僅有29株野外個體分布于金沙江邊5平方千米的干熱坡地上?!胺N子方舟”已保存該種種子1229粒。
喜馬拉雅紅豆杉主要分布于我國喜馬拉雅地區(qū),是重要的材用樹種。近年來,因發(fā)現(xiàn)其樹皮含有紫杉醇這一特效抗癌成分,故遭到了掠奪性的砍伐,現(xiàn)已瀕危,成為國家Ш級保護植物?!胺N子方舟”已保存該種種子227粒。
珙桐開花時具有兩片白色醒目的大苞片,整朵花就像一只展翅欲飛的白鴿,故被西方植物學(xué)家稱為“中國鴿子樹”。珙桐是1000萬年前新生代第三紀留下的孑遺植物,它曾在地球上繁盛一時,第四紀冰期后,其野生植株僅在我國幸存了下來,零星地分布于我國西部和西南部地區(qū),為國家一級保護植物,有“植物活化石”之稱?!胺N子方舟”已保存該種種子9075粒。
人們常用芝麻來比喻“小”,一粒芝麻約重0.004克,而緣毛鳥足蘭的種子更小,一粒種子只有1.36x10-7克,相當于近三萬分之一粒芝麻種子。其種子小如粉塵,只有在顯微鏡下才能看清其真貌,為“種子方舟”至今保存的最小種子。
榼藤的造詞種子呈扁圓形,棕色,表面具網(wǎng)紋,有光澤,因其種子大如棋子,故名“棋子豆”,是“種子方舟”中至今為止保存的最大的正常型種子。其種子微苦、澀,有利濕消腫的功效,可治黃疸、肝熱病、腹痛、便秘、胃痛、蛔蟲病、腳氣和水腫等癥。
多年生叢生矮草本,僅高2~5厘米,是青藏高原特有的國家Ⅱ級重點保護植物。這是一個古老而孤立的類群,具有重要的科研價值,它的發(fā)現(xiàn)為大陸漂移學(xué)說提供了有力的證據(jù),并為探討被子植物的起源提供了直接的親緣類型。芒苞草的種子為橢球體,黃色或棕黃色。種子8月~10月成熟,靠風(fēng)力播撒?!胺N子方舟”已保存該種種子487粒。
稻米是地球上近一半人口的主要糧食??脊虐l(fā)現(xiàn),我國是世界上稻的栽培起源地之一,早在7000多年前,我們的祖先就已學(xué)會了栽培水稻。普通野生稻是亞洲栽培稻的近緣祖先,經(jīng)過長期的進化變成了現(xiàn)代的栽培稻。在進化過程中,其約有1/3的等位基因和一半的基因型丟失了,其中包括許多優(yōu)良基因,如豐富的抗病蟲、抗逆、高蛋白含量基因,因此普通野生稻是水稻育種和改良的重要遺傳資源,對解決糧食安全、維護人類生存發(fā)展具有重大意義。1973年,被譽為“雜交稻之父”的袁隆平先生就是利用在海南發(fā)現(xiàn)的一株普通野生稻雄性不育株,成功培育出了雜交水稻,從而使水稻產(chǎn)量增加了近 20%,解決了中國十多億人的吃飯問題。但讓人擔(dān)憂的是,多樣性的野生稻目前正在快速減少,已達瀕危程度。
核查種子、標本、數(shù)據(jù)表、DNA材料、照片是否匹配及其質(zhì)量狀況。
在采集后,種子及相關(guān)材料(與種子相對應(yīng)的標本、DNA原材料、紙質(zhì)數(shù)據(jù)表和照片)會被一起送達種子庫,由種子管理員認真整理起來,并將種子送來時的情況,如有無發(fā)霉、有無破損、用什么包裝等信息都詳細登記到具有龐大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫中,然后取得一個種子庫專用序列號。該份種子相對應(yīng)的標本、DNA原材料、紙質(zhì)數(shù)據(jù)表和采集照片也會被派送到不同部門進行專業(yè)處理。紙質(zhì)數(shù)據(jù)表被電子化后,就與照片一起上傳到了昆明植物所的信息中心,導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫;標本送到了標本館將被鑒定、上臺紙,入館進行長期保存DNA原材料被送到了昆明植物所DNA平臺,在那里進行總DNA的提取和保存。
種子含水量減少1%,種子儲存壽命延長一倍。
種子會被放入15攝氏度、15%RH(相對濕度)的初干燥間進行初次干燥。野外剛采集回來的種子具有較高的相對濕度,當把其放入初干燥間后,種子相對濕度逐漸下降,最終平衡在15%的安全水平。某些不能忍受干燥和低溫處理的種子,被稱為頑坳型種子。
清除劣質(zhì)的種子和雜質(zhì),提高儲存效率。
種子管理員會用X-光檢測、剪切檢測等方式統(tǒng)計種子飽滿率。
種子管理員采用千粒重估數(shù)和人工計數(shù)法來給種子計數(shù)。清楚掌握飽滿種子數(shù)量,有利于合理制定使用策略,有效地促進對該份種子的研究與利用。
千粒重估算法,即以50粒種子為一個樣本,5次重復(fù),用天平進行稱重,然后再對剩余種子進行稱重,進而通過重量來估算整個采集的種子數(shù)量。
在放入冷庫前,種子將被放入主干燥間再次進行干燥,否則在零下20攝氏度的條件下,種子內(nèi)過多的自由水會導(dǎo)致細胞間隙和細胞內(nèi)形成冰晶,導(dǎo)致細胞死亡,進而導(dǎo)致整粒種子失去活力。在主干燥間內(nèi)至少干燥四個星期,然后經(jīng)水分含量檢測合格后,才能進入冷庫長期保存。
原理:儲存溫度每降低5攝氏度,種子壽命增加一倍。
種子管理員將一定數(shù)量的種子樣本接種在相應(yīng)的萌發(fā)基質(zhì)上(1%瓊脂培養(yǎng)基、河沙等),然后放于具有適合溫度和光照的培養(yǎng)間或培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng),最后統(tǒng)計其萌發(fā)率,以此檢測庫存種子的生活力(生物在一定外界環(huán)境條件下生命活動的能力和強度)。
每5至10年就要再對種子開展一次萌發(fā)實驗,并比較其生活力變化情況,如其生活力出現(xiàn)快速下降的趨勢,則采取相應(yīng)補救措施。
數(shù)量較少、瀕危的野生植物、發(fā)芽率﹤75%的稀有野生植物種子,就需要進行繁殖更新。
當有需要時,種子就會被分發(fā)出去。種子分發(fā)采用訂單式的網(wǎng)上申請服務(wù)。目前“種子方舟”已累計向社會分發(fā)了 11291份、422265粒野生植物種子,分發(fā)量占到總保藏份數(shù)的15%。種子分發(fā)涉及 62個國內(nèi)外機構(gòu)、6種單位類型、162人次、20個學(xué)科領(lǐng)域和方向。