在我國唯一一座國家級野生生物種質(zhì)資源庫,不少瀕臨滅絕的物種在這里“平安渡劫”后“多世同堂”。據(jù)悉,一粒種子想進入“種子銀行”的保險柜,除要滿足瀕危、特有、有重要經(jīng)濟價值外,還得經(jīng)過70多道關(guān)卡。
中國西南野生生物種質(zhì)資源庫(簡稱種質(zhì)資源庫)是我國唯一一座國家級野生生物種質(zhì)資源庫,也是世界三大種子庫之一。這里保存著我國大量瀕危、珍稀的野生植物種子,不少瀕臨滅絕的物種在這里“平安渡劫”后“多世同堂”。
種質(zhì)資源庫里存放著哪些國寶?它對保護和恢復(fù)生物多樣性有何作用?
“種子銀行”
我國是生物多樣性特別豐富的國家之一。據(jù)初步評估,我國高等植物中瀕危和受威脅的種類至少有4000種,占總數(shù)的10%,保護形勢十分嚴峻。著名植物學家、中國科學院院士吳征鎰曾感慨:“一個物種影響一個國家的經(jīng)濟,一個基因關(guān)系到一個國家的興盛?!?/p>
面對物種的不斷消亡,科學家將世界上大部分瀕臨滅絕或數(shù)量稀少的野生植物種子收集起來,保存到“種子銀行”。
“種子銀行”里存放的種子,與人們?nèi)粘I铌P(guān)系密切。以野生稻為例,1970年,袁隆平在海南發(fā)現(xiàn)野生稻雄性不育株。多年后,他用這一野生稻成功培育出雜交水稻,使水稻產(chǎn)量增加近20%。
1995年,中國科學院院士洪德元考察發(fā)現(xiàn),云南野生稻居群分布地僅剩兩個。如果野生稻滅絕,會危及全人類的糧食安全。
1999年,吳征鎰提出盡快建立野生生物種質(zhì)資源庫。種質(zhì)資源也稱遺傳資源,是指包含生物全部遺傳信息、決定生物各種遺傳性狀和特征的資源。這些資源既存在于栽培植物和家養(yǎng)動物中,也存在于野生生物的物種中。
2007年,種質(zhì)資源庫在昆明建成并投入運行。如今,已有4種中國野生稻的種子保存在種質(zhì)資源庫中。“這些野生稻是現(xiàn)代水稻育種和改良的重要遺傳資源,它們對維護人類生存意義重大?!狈N質(zhì)資源庫主任李德銖說,誰掌握更多的野生種質(zhì)資源,研究得越深,利用得越多,誰就能把握未來。
截至2022年,種質(zhì)資源庫已保存我國本土野生植物種子11305種90738份;植物離體培養(yǎng)材料2194種26200份;DNA分子材料8541種69144份;微生物菌株2320種23200份;動物種質(zhì)資源2253種80362份,是亞洲最大的野生生物種質(zhì)資源庫。它與英國千年種子庫、挪威斯瓦爾巴全球種子庫一起,成為全球生物多樣性保護的領(lǐng)跑者。
種子“闖關(guān)”
一粒種子想進入“種子銀行”的保險柜并非易事,必須得有準入身份,即滿足瀕危、特有、有重要經(jīng)濟價值這三個特征。其中,特有不光指中國特有,更指狹域特有。
按照該標準,國家一二級珍稀瀕危植物,如喜馬拉雅紅豆杉、巧家五針松,中國特有的云南金錢槭、滇桐等被優(yōu)先保存。身份之外,種子進入“種子銀行”還得經(jīng)過70多道關(guān)卡,其中最重要的是采集、“體檢”、入庫三關(guān)。
為保證物種遺傳的多樣性,種子采集員會在不同生長點采集同一種植物種子。一般每種植物會采集保存10000粒種子,最少的也有2500粒。
種質(zhì)資源庫保藏中心主任蔡杰回憶一次在廣西某地的采集經(jīng)歷:“當掛滿果實的枝條被剪下,大家下意識用手去接,劇烈的刺痛感頓時順著手背、胳膊直導(dǎo)心臟。我們用肥皂水洗,甚至用了尿液,都無法緩解疼痛。直到幾天后植物的毒性減弱,刺痛感才慢慢消退。”原來這種植物叫火麻樹,是蕁麻家族的一員,其果實上的刺毛含有毒素金皮肽,會引發(fā)人體劇痛。
采集回來的種子還不能馬上入庫,后面還有幾十道的“體檢”關(guān)。在種子清理室,科研人員把種子倒入分離機,留下飽滿的種子。然后隨機抽取部分種子照X光,健康情況一目了然。之后,留下的健康種子繼續(xù)被清理、質(zhì)檢、計數(shù)。
據(jù)了解,最難計數(shù)的當屬蘭科種子,比如虎頭蘭,其一顆種子的大小如同粉塵?!案稍镩g有靜電,蘭科種子會吸附在稱量儀上,很難取下。為避免損失,我們會抽取部分稱重,得出平均重量,再通過稱總重估算出種子粒數(shù)。”種子管理員秦少發(fā)說。
計數(shù)后,種子會被再干燥,在15℃、空氣相對濕度15%的環(huán)境中被放置1至2個月,以確保充分干燥。當種子含水量降到5%至7%,就能進入“休眠期”,基本達到進入冷庫的要求。
最后,經(jīng)過密閉容器分裝,種子會進入零下20℃的冷庫。在這里,種子可存活幾十年甚至上千年。
“每隔5年或10年,我們會抽樣進行萌發(fā)實驗,看看種子是否還有活力?!狈N子萌發(fā)管理員楊娟說,萌發(fā)成的小苗不會被浪費,小苗的信息會被發(fā)布到研究所網(wǎng)站上,植物園和其他科研人員都可以申請使用,比如昆明植物園中不少植物就來自種質(zhì)資源庫。
種子避難
目前,我國超過三成的野生植物種子已保存在種質(zhì)資源庫,包括相當比例的珍稀、瀕危、特有物種,種質(zhì)資源庫成為名副其實的種子避難所。
“當一個物種遭災(zāi)時,我們就會啟用這些保存的種質(zhì)資源,使該物種重生?!崩畹裸徴f。
一個國家如果沒有自己的野生種質(zhì)資源庫,一旦物種在本國消失,就需要斥巨資向國外“買回”。
蔡杰舉例說,比如原產(chǎn)我國的獼猴桃被培育為“奇異果”,成為新西蘭農(nóng)業(yè)的支柱之一;野生月季原產(chǎn)中國,200多年前傳入歐洲,由國外專家培育出香水月季,如今我國花卉市場的香水月季90%依賴進口??上驳氖?,不斷有海外成員加入種質(zhì)資源庫。如今,種質(zhì)資源庫已保存了40多個國家和地區(qū)的2000多份重要植物的種子。
據(jù)悉,種質(zhì)資源庫還建立了一個由國內(nèi)數(shù)十家科研機構(gòu)、高等院校和自然保護區(qū)參與的種質(zhì)資源采集保存網(wǎng)絡(luò),制定了采集規(guī)范和標準,重點采集國家重點保護和珍稀瀕危物種等野生植物物種。為了讓保護更加精細,種質(zhì)資源庫還引入“采集單元”的概念,即在采集種子時,除了有日期、地點、海拔、土壤類型、環(huán)境、經(jīng)緯度信息外,科研人員還增加了對DNA材料的收集,為種子建立“DNA身份證”?!斑@為我國物種的準確保護提供了分子遺傳家譜,更為今后的種質(zhì)利用、生態(tài)修復(fù)奠定了扎實基礎(chǔ)?!辈探苷f。
談到種質(zhì)資源庫的技術(shù)提升,蔡杰表示,常規(guī)種子庫的低溫干燥保存技術(shù),無法長期保存我國一些熱帶亞熱帶樹種,如木蘭、山茶、殼斗、樟科等類群的種子。對于這部分重要資源,我們還需要新技術(shù)。
未來,種質(zhì)資源庫將建設(shè)超低溫(液氮)庫,可將成熟的植物胚性細胞系、短命種子進行長期保存,以保護更多物種。
(新華社2023.5.22)