一個(gè)基因可以影響一個(gè)國家的興衰，一個(gè)物種可以左右一個(gè)地區的經(jīng)濟命脈。

通過(guò)深入發(fā)掘和研究，種質(zhì)庫在作物改良和創(chuàng )新、新作物篩選、生態(tài)恢復和野外回歸方面的作用愈加凸顯。

深瞳工作室出品

采 寫(xiě)：本報記者 趙漢斌 策 劃：林莉君

這次滇南之行，張挺博士的運氣不錯。

他不但采到了竹生羊奶子、天胡荽金腰等一批珍稀植物的標本和種子，還在“行程之中、運氣之外”采到報春和蘭科疑似新種標本。

種子，是植物遺傳信息的攜帶者和傳遞者，是植物繁衍之源，也是一國不可或缺的戰略資源。

中國昆明北郊元寶山山頂茂密的樹(shù)林里，隱著(zhù)一座低調而神秘的“國之重器”——中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，也被稱(chēng)為我國野生生物的“諾亞方舟”。

在這座暗紅色大樓二樓的種子管理實(shí)驗室，種子采集員張挺打開(kāi)一層層報紙，五天前云南蒙自之行的最新收獲一一呈現。

“每一粒種子、每一號標本都得來(lái)不易;在國家庫里都應該有它們的棲身之所?！睆埻φf(shuō)。

同在這間實(shí)驗室，種子清理員李桂花清理完2000粒如灰塵般的蘭科植物種子后，又轉移到另一個(gè)工位，檢查一種禾本科植物——光穗披堿草十年一次的萌發(fā)情況。經(jīng)過(guò)7天的喚醒、復蘇，葉芽碧綠，根系伸張，50粒種子如數成功萌發(fā)，李桂花臉上漾開(kāi)了笑容。

“這是從冷庫里上萬(wàn)粒光穗披堿草種子中抽樣取出的。十年過(guò)后，小小種子仍有這么旺盛的生命力，真是件讓人開(kāi)心的事?！眲倽M(mǎn)50歲的李桂花笑言，“還有大量種子要保藏幾百年、上千年，不過(guò)那時(shí)，該是我們的子子孫孫來(lái)檢測這些小寶貝的活性了!”

作為我國唯一以野生生物種質(zhì)資源保存為主的設施，截至2020年12月，中國西南野生生物種質(zhì)資源庫已保存植物種子10601種85046份，占我國種子植物物種數的36%;植物離體培養材料2093種24100份，動(dòng)物種質(zhì)資源2203種60262份，微生物菌株2280種22800份。

因保存量居亞洲第一，該“種子方舟”與英國“千年種子庫”、挪威“斯瓦爾巴全球種質(zhì)庫”等一道，成為全球生物多樣性保護的領(lǐng)跑者。

一代碩儒心憂(yōu)天下，“種子方舟”生逢其時(shí)

楊湘云，中國科學(xué)院昆明植物研究所正高級工程師，種子生理學(xué)博士，中國科學(xué)院昆明植物研究所種子生理學(xué)研究組執行組長(cháng)。

27年前，她還沒(méi)有這么多的頭銜。好學(xué)、年輕，對世界充滿(mǎn)向往。從中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園碩士畢業(yè)后不久，楊湘云獲得了去英國做訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者的機會(huì )。

“其實(shí)那時(shí)我還真不知道要往哪個(gè)方向鉆。純屬偶然，就在這時(shí)，我一位同學(xué)剛參觀(guān)過(guò)英國皇家植物園——邱園，跟我描述了那里的情況。懷著(zhù)好奇，就同時(shí)報考了邱園種子儲藏生理學(xué)和劍橋大學(xué)植物科學(xué)系?！睕](méi)想到，這兩個(gè)地方都錄取了她，只是劍橋大學(xué)晚了些時(shí)日，那時(shí)，她已接受了邱園休·普里查德教授的邀請。

從1994年4月到1999年5月，楊湘云在邱園的種子世界里泡了五年，摸索復雜而多樣的種子結構，學(xué)習世界名園種子儲藏技術(shù)和先進(jìn)理念，隨后帶著(zhù)“一身武藝”回到故鄉云南。

彼時(shí)，在“植物王國”云南，我國植物分類(lèi)學(xué)泰斗、《中國植物志》主編、中國科學(xué)院昆明植物研究所名譽(yù)所長(cháng)吳征鎰院士在思考一個(gè)深邃而有前瞻性的問(wèn)題：大量植物棲息地喪失、過(guò)度采集、環(huán)境污染、外來(lái)物種入侵和轉基因植物釋放、氣候變化，給全球野生生物資源帶來(lái)了地球歷史上五次生物大滅絕以來(lái)的最大考驗，學(xué)界如何應對?

1999年8月8日，吳征鎰給時(shí)任國務(wù)院總理的朱镕基同志寫(xiě)信，闡述了我國野生生物保護措施不足，以及在生物多樣性最為豐富的云南建設一座野生生物種質(zhì)資源庫的緊迫性和必要性，并提出這是我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的戰略重點(diǎn)和國家利益所在。信函很快得到批復，云南省政府和中國科學(xué)院旋即展開(kāi)了科學(xué)調研和可行性研究的相關(guān)工作。

“不能不說(shuō)，我是很幸運的!”說(shuō)起一次偶然的選擇，以及幾乎“無(wú)縫連接”的機緣，楊湘云把短發(fā)往后一揚，神情一如當時(shí)投入這一生的事業(yè)。

1999年動(dòng)議，2005年正式開(kāi)工，2007年建成并投入運行。作為總工藝師，楊湘云和當時(shí)已在植物分類(lèi)與分子系統發(fā)育學(xué)界嶄露頭角的青年才俊、項目總負責人李德銖研究員攜手，擔當起了我國這一大科學(xué)基礎設施的建設重任。

從科學(xué)調研到項目定位，李德銖、楊湘云團隊筆下的草圖越來(lái)越清晰，“五庫一體”的保存模式，也成為世界生物學(xué)界的又一創(chuàng )新之舉：以植物種子庫為核心庫，兼具植物離體庫、植物DNA庫、動(dòng)物種質(zhì)庫、微生物庫。

元寶山山頂海拔1958米，即使未來(lái)全球氣候持續變暖或發(fā)生其他災難性地質(zhì)事件，這座種質(zhì)資源庫也會(huì )巍然屹立。

“我們站在前人的肩膀上，設計理念和基礎建設可以說(shuō)得到很好的優(yōu)化，在可以承載地上30層樓的基礎工程上建設了5層樓房。冷庫位于地下6米，給庫存種子提供了一個(gè)非常安全的家?！睏钕嬖普f(shuō)。

從種子管理室下樓乘電梯，可直達山腹的主干燥間和冷庫。打開(kāi)厚重的灰白色大門(mén)，一股冷氣從80平方米主干燥間撲面而來(lái)。在主干燥間的一頭，整齊地排布著(zhù)5間40平方米冷庫，其墻壁具有良好的保溫保濕性能。一排排鋼架在冷庫整齊排列，一個(gè)個(gè)特制的密封玻璃罐，裝滿(mǎn)純凈而飽滿(mǎn)的種子。

“這里溫度常年保持在零下20攝氏度。在這樣的溫度下，種子壽命可極大延長(cháng)，有的可存活上千年，如水稻和小麥的種子能存活3000多年，而棉花種子則能存活6.7萬(wàn)年之久?！狈N質(zhì)資源庫種質(zhì)保藏中心主任蔡杰博士說(shuō)。

由于冷庫溫度低，為防止凍傷，種子管理員每次出入，都得穿上厚厚的羽絨服，戴上防凍手套，才能入庫操作。

小小野生植物種子，緣何成為戰略核心

環(huán)視全球，生物產(chǎn)業(yè)競爭聚焦到了種業(yè)，并演變成一場(chǎng)不見(jiàn)硝煙的戰爭。具有自主知識產(chǎn)權的生物科技水平，將是未來(lái)一國國力的重要體現。

1970年11月，袁隆平在三亞南紅農場(chǎng)發(fā)現野生稻雄性不育株;3年后，秈型雜交水稻“三系”配套的成功，開(kāi)啟了水稻生產(chǎn)的“第二次綠色革命”。用一株普通野生稻雄性不育株，成功培育出了雜交水稻，使水稻產(chǎn)量增加近20%。

然而，20世紀80年代和90年代，中國植物學(xué)會(huì )理事長(cháng)洪德元院士?jì)纱慰疾彀l(fā)現，在20世紀80年代，云南野生稻分布地有26個(gè)，到1995年僅剩下兩個(gè)，消失率高達92.3%。如果野生稻滅絕，就不是一個(gè)普通物種消失那么簡(jiǎn)單。它不僅關(guān)系我國，更關(guān)系到全人類(lèi)的糧食安全。

幸運的是，近年來(lái)，蔡杰他們陸續保藏了4種中國野生稻種子。

每次涉足遠方，勤奮的采集員們都期待野外的新收獲。一粒粒靜默的野生稻種，會(huì )發(fā)揮什么樣的作用，不可限量。

在數百萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中，野生植物積累了各種不同的遺傳變異，蘊藏著(zhù)許多栽培作物所不具備的優(yōu)良基因，如抗病蟲(chóng)性、抗逆性、優(yōu)良品質(zhì)、細胞雄性不育及豐產(chǎn)性等，是非常好的育種材料。

“誰(shuí)掌握了大量的種質(zhì)資源，誰(shuí)研究得越深入，利用越多，誰(shuí)就能把握未來(lái)?！辈探苷f(shuō)，“在環(huán)境惡化形勢嚴峻、生物多樣性銳減的今天，如果我們再不搶救性地把我國的野生生物種質(zhì)資源收集并妥善保存起來(lái)，那么我們下一步將怎樣與資源強國競爭，我們的子孫后代將靠什么立足?”

通過(guò)雜交，人們就能把野生近緣種中的優(yōu)良基因轉移到栽培種中，從而提高作物的產(chǎn)量，增強其抗病和抗蟲(chóng)能力，以及承受氣候變化的能力，并增加其產(chǎn)量、風(fēng)味、營(yíng)養價(jià)值等，滿(mǎn)足人們生產(chǎn)、生存和發(fā)展需求。

在人類(lèi)歷史上曾發(fā)生過(guò)多次由于遺傳基礎狹窄而引起的糧食安全事件。最著(zhù)名的當屬19世紀40年代愛(ài)爾蘭的馬鈴薯饑荒，數百萬(wàn)人因饑荒而流落他鄉。

而中華獼猴桃原產(chǎn)中國，新西蘭卻利用它培育出了目前主導國際獼猴桃市場(chǎng)的巨大產(chǎn)業(yè)。

“這些事例說(shuō)明，一個(gè)基因可以影響一個(gè)國家的興衰，一個(gè)物種可以左右一個(gè)地區的經(jīng)濟命脈?！崩畹裸徴f(shuō)。

近年來(lái)，針對保藏的豐富種質(zhì)資源，種質(zhì)資源庫以國家戰略生物資源需求和學(xué)科發(fā)展前沿為導向，團隊以生物化學(xué)和分子生物學(xué)為主要研究手段，對植物進(jìn)化、環(huán)境適應和種質(zhì)資源保護利用相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了探索，并有目的地挖掘特殊環(huán)境的基因資源，發(fā)明種質(zhì)資源保存利用的新技術(shù)。

杏黃兜蘭、彌勒苣苔、巧家五針松、水松……一大批珍稀、瀕危植物，以及具有經(jīng)濟價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和科學(xué)研究?jì)r(jià)值的特有植物種子、野生近緣植物種子在“種子方舟”落戶(hù)?！霸谶@里，部分物種安全得到保障，使我國野生生物種子資源快速高效研究利用成為可能。通過(guò)深入發(fā)掘和研究，種質(zhì)庫在作物改良和創(chuàng )新、新作物篩選、生態(tài)恢復和野外回歸方面的作用愈加凸顯?！睏钕嬖普f(shuō)。

“但從研究能力的提升，以及庫體容量來(lái)說(shuō)，已不能適應未來(lái)需要，亟須推動(dòng)種質(zhì)庫二期建設?！崩畹裸徴f(shuō)，為擴容，目前已忍痛撤了種子博物館，進(jìn)行應急改造。開(kāi)庫至今14年，一方面目前已有更高的保存目標;另一方面，整體研究能力、研究水平和研究隊伍都需要有大的提升。

種子有多重要，采集就有多難

目前，我國高等植物中漸危和受威脅的種類(lèi)已高達4000至5000種，約占總種數的15%—20%。

“在全球生態(tài)破壞日益嚴重、生物多樣性快速喪失的大背景下，我們國家也面臨壓力。作為種子采集員，可以說(shuō)我們在與時(shí)間賽跑?！睆埻φf(shuō)。

竹生羊奶子是桃金娘目胡頹子科胡頹子屬植物。它之所以進(jìn)入張挺的目標名單，是因為研究的空白和記錄的貧乏。

《中國植物志》中僅有一條奧地利植物學(xué)家韓馬迪在1933年對竹生羊奶子的原始描述：模式標本采自云南蒙自，生于海拔1800米。

“但實(shí)際上國內并沒(méi)有它的模式標本、甚至沒(méi)有一張線(xiàn)描圖。查閱各種記載、專(zhuān)著(zhù)，大家都毫無(wú)線(xiàn)索，覺(jué)得它有可能都消失了?！睆埻φf(shuō)，但他仍不死心，一遍遍查閱資料。然而，在偌大的區域鎖定一個(gè)物種，無(wú)異于大海撈針。

張挺甚至查詢(xún)過(guò)韓馬迪的科考日記，但日記里并沒(méi)有提到這個(gè)物種。他又分析韓馬迪行走的大致軌跡和時(shí)間節點(diǎn)，尋訪(fǎng)當地老百姓，探訪(fǎng)曾經(jīng)的古道遺跡?！斑\氣還算好，最終還是在花期找到了‘她’?！?/p>

但竹生羊奶子種子量比較小，分布非常狹窄，采集到一份標準采集量(至少500粒種子)，張挺需要在未來(lái)兩年間多次往返。

這樣的故事，數不勝數。去年夏天，他們在四川臥龍巴朗山一條小箐溝，發(fā)現了一種庫里未保存過(guò)的馬先蒿屬植物。兩個(gè)月后，借國慶假期興沖沖再去采集種子時(shí)，卻傻眼了：風(fēng)的襲擾，洪水的沖刷，馬先蒿似乎從未在這里存在過(guò)。

“這還不是最難的?！睆埻φf(shuō)，采集馬先蒿時(shí)，他們遇到最極端的情況是一平方米的樣方里，就有5種馬先蒿屬植物，所以不僅要把它們分辨清楚，還要解決一系列采集技術(shù)難題。

在我國西南橫斷山區，眾多物種分布狹窄，眾多珍稀孑遺植物幸存在一座座崖壁上、一條條小箐溝邊，其生存環(huán)境一旦遭到破壞，就再難覓蹤跡。

“隨著(zhù)公路、鐵路、電站等建設項目的推進(jìn)，這樣的情況還在繼續發(fā)生。因此我們特別呼吁，在進(jìn)行基本建設項目環(huán)評和建設期間，植物調查和種質(zhì)資源采集工作應提前介入?！睆埻ㄗh，對項目區生物多樣性進(jìn)行評估、對必要的野生種質(zhì)資源進(jìn)行搶救性保護。

在種子采集中，除了技術(shù)層面的難題，發(fā)現的過(guò)程往往也一波三折。

“首先要搞清你的目標物種分布在哪里?這其實(shí)與生物多樣性評估有很大關(guān)系。我國植物種類(lèi)繁多，對生物多樣性的評估工作，與先進(jìn)國家相比還有很大的差距?！睆埻φf(shuō)，目前國內野生生物紅色名錄更新比較慢，這意味著(zhù)一些極小種群目標物種的分布、數量都還不是很清楚，因此建議國家從頂層設計和整體布局著(zhù)眼，擴大野生生物種質(zhì)資源的普查收集，加強資源評價(jià)力度。

種質(zhì)資源采集保藏，應有高水準國標規范

現今陸地上60%—88%的植物都會(huì )產(chǎn)生種子，而約87.4%的陸地植物種子都是正常型種子。

在種質(zhì)庫內，通過(guò)低溫干燥法就能有效保存大部分植物物種的種子，使其在幾十年、幾百年甚至幾千年后仍能正常發(fā)芽、生長(cháng)。這就是種質(zhì)庫技術(shù)相比就地保護與遷地保護方法的優(yōu)越之處。

楊湘云告訴記者，世界大國高度重視農作物種質(zhì)資源的保護;進(jìn)入新千年后，不少發(fā)達國家開(kāi)始重視對野生生物種質(zhì)資源的收集保存、評價(jià)和挖掘利用。

目前，全球建成的近1750個(gè)種子庫中保存了超過(guò)600萬(wàn)份種質(zhì)資源。雖然絕大部種質(zhì)庫都是以農作物為保存對象，但在已保存的5萬(wàn)至6萬(wàn)種植物中，野生物種仍然占據了絕對數量。美國國家植物種質(zhì)資源庫保存了16162種、約60萬(wàn)份農作物和野生植物種子;邱園“千年種子庫”已在全球范圍內收集39681種野生植物的種子，是全球保存物種數量最多的野生植物種質(zhì)庫。

同時(shí)，亞洲各國也加大了對野生生物資源的收集保存投入。韓國于2018年建成可儲存200萬(wàn)份種子的白頭大干種子庫，新加坡為加強東南亞地區植物資源收集，于2019年建成該國第一個(gè)種子庫，保存能力達25000種植物，泰國的國立種子保存設施也在積極籌建中。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，種質(zhì)庫的工作就是把種子采回來(lái)，干燥后冷凍保存，聽(tīng)起來(lái)很容易，但沒(méi)有規矩不成方圓。為此，中國西南野生生物種質(zhì)資源庫牽頭草擬了從種子采集到保藏的技術(shù)規程，以及信息系統功能和使用規范。

“采集時(shí)，規范要求不宜超過(guò)可獲得種子數量的20%，而不是僅為滿(mǎn)足采集而‘斬盡殺絕’?！睆埻φf(shuō)，這就是要為自然居群的可持續繁衍留下足夠的種子數量。

而在后續的管理環(huán)節，不論是種子簽收登記、初次干燥、清理、X-射線(xiàn)檢測、計數，到再次干燥、入庫、活力檢測、繁殖更新等各環(huán)節，以及后期分發(fā)共享，都有科學(xué)、嚴格的規范。

“目前，鑒于實(shí)際的需求和采集的一些亂象，我們正積極建議把這個(gè)規范推薦為‘國標’，滿(mǎn)足植物種質(zhì)資源庫的規范化建設需求，最終服務(wù)生物多樣性保護?！辈探苷f(shuō)。

題圖 研究人員用X光對種子進(jìn)行質(zhì)量檢測產(chǎn)生圖像，并通過(guò)拼接著(zhù)色形成的“種子幻境”。

本報記者 趙漢斌攝