中国植物的诺亚方舟

时间:2022-03-09 07:29:54

中国植物的诺亚方舟

在那场大洪水灾难中,憑借在诺亚方舟中的留种,生命得以延续。不管在宗教教义、神话传说还是现实世界中,种子的重要性都不言而喻,如今,全世界发达国家都开始意识到“种子基因库”的重要性。在“生命最丰富的地方”,中国西南,也建造了一艘种子的诺亚方舟,那就是——中国西南野生生物种质资源库。

2012年,世界末日的预言甚嚣世上,各种诺亚方舟“船票”的订购异常火爆,那么让我们扪心自问:假如末日真的不可避免,我们所认为、所选择的“诺亚方舟”真的能成为生命的救赎?看看当初上帝与诺亚的立约:“……你同你的妻子、儿子、儿媳都要进入方舟。凡洁净的畜类,你要带七公七母;不洁净的畜类,你要带一公一母;空中的飞鸟也要带七公七母。这些都可以留种,将来在地上生殖……”是的,在上帝的旨意中,唯有种子,才是未来、新生的希望!

中国西南地区,得天独厚的自然地理条件,让这里成为不折不扣的“生命最丰富的地方”,但是即使在这“生命最丰富的地方”,生命的生存也面临着巨大的危机!植物的分布情况是生命蓬勃与否的直接表征,现在,这个地区,原本郁郁葱葱、多姿多彩的丰富植物正在被经济高速发展所带来的自然以及人为破坏……

趋利避害是自然生存的基本生命智慧,由于种子与人类生存、生产、生活的密切关系,人类不得不采取必要的行动将这未来与美好的希望守护起来。2009年11月,国家重大科学工程——中国西南野生生物种质资源库建成并投入正式运行,截至2011年底,种质资源库已收集保存各类野生生物资源(包括植物种子、植物离体材料、DNA样品、动物细胞、微生物菌株等各类种质资源)共13148种、156799份(株),其中,野生植物种子7471种、53344份,其物种数量已占我国野生植物总数的1/4。种质资源库计划至2020年,收集保存的各类种质资源至少要达到19000种、190000份,其中植物种子至少10000种、100000份。

种质资源库包括种子库、植物离体库、DNA库、微生物库、动物种质资源库和植物基因组学和种子生物学实验研究平台六个部分。经过近七年的建设,中国西南野生生物种质资源库现已成为有效保存野生植物种子、植物离体材料、DNA、微生物菌株、动物种质资源的先进设施,拥有先进的种质资源数据库和信息共享管理系统,以及集功能基因检测、克隆和验证为一体的技术体系和科研平台。此外,为使保存的资源能更好地服务于人类,种质资源库以国家战略生物资源的需求和学科发展前沿为导向,以生物化学和分子生物学为主要研究手段,对植物进化、环境适应和种质资源保护利用相关的科学进行探索,并有目的地挖掘特殊环境的基因资源,发明种质资源保存利用的新技术。

无独有偶,人类对种子重要性的认识是空前一致的。世界各地的人们都开始反思人类在文明进程中的一些极端行为,并且借助日新月异的科技力量修复或重建未来的美好家园。历史悠久、其渊源可上溯几十年的英国千年种子库,已于2009年10月成功完成其“到2010年,收集保存世界10%有花植物种子(24200种)”的目标,目前正在致力于实现其“到2020年保存世界上25%植物种类的种子”的目标。

如今,全世界发达国家都开始意识到“种子基因库”的重要性。《纽约时报》曾评论说:“通过种子库的方式保护植物多样性是一项十分紧急的工作,因为如今在许多农田里,农民为了提高产量,仅种植1种~2种作物。”种子库作为植物多样性迁地保护的方法之一,由于其在资金投入、保存时间和保存效率方面远远高于就地保护和其它的迁地保护方法,其作为一个有效和经济的重要保存手段,越来越多地得到科学家、政府相关部门和非政府组织的认可。

中国西南野生生物种质资源库如何保存种子:

采集:在自然环境急速恶化的今天,为使我国重要的野生植物种子资源能尽快得到有效保藏,中国西南野生生物种质资源库与全国83个相关单位进行合作,构建了一个以野生植物最为丰富的云南及周边地区为核心、辐射全国的种子采集网络,并制定了科学、统一的采集规范,从而使种子采集工作得到了高效推进。种子采集工作是一项艰苦而有趣的工作。为采集到高质量、种类多样的野生植物种子,种子采集员要爬山涉水,或深入密林,或爬上海拔4000多米的流石滩,甚至还会遭遇动物的袭击,此外,种子采集员食宿艰苦,有时甚至还会夜宿荒野。种质资源库中保存的每一粒种子都蕴含着种子采集员的艰辛和汗水。

签收登记:采集的野生植物种子及其相关材料不久就会被送到种质资源库,面对全国各地到来的数量巨大、种类多样的材料,种质资源库的种子管理员们将仔细、认真地对它们进行分门别类的整理和归类,并进行核查和登记。

初次干燥:为防止种子萌发、减少病源微生物的危害,同时更易于清理,登记完的种子将会被放到15℃的温度和15%相对湿度的干燥间中进行干燥。

清理:由于采集的往往不全是种子,有时还会是肉质的浆果,甚至是整个果序,因此为了:有效去除空瘪和虫蛀种子;合理地减小贮藏容积;提高种子纯度;减小种子携带、传播病菌的机会,种子管理员们将根据种子材料的类型和大小,选用不同的清理方法对它们进行清理。

X光检测/剪切检测:X光检测是利用X-光机对种子样品进行X光照像,然后根据照片中空瘪种子、虫蛀种子和饱满种子的比例正确评估清理效果、控制种子质量的一种有效方法。在X光检测法不适合的情况下(如种子太小或结构太复杂等),将使用剪切检测法进行检测,即在解剖镜下,用镊子和解剖刀对种子进行解剖,进而统计种子饱满率,评估清理效果和种子质量。种质资源库中的每一份种子在入库前,都必须进过严格的质量检测,只有达到要求的种子,才能顺利进入冷库保藏。

计数:为清楚地知道每一份种子的数量,并制定合理的使用策略,有效地促进我国野生植物种质资源的研究和利用,种质资源库内的种子在入库前都必须经过计数。种质资源库使用的计数方法为种子重量估算法,即使用天平,对数取的一定数量的种子样品进行称重,进而通过种子重量估算种子数量的方法。主要干燥:计数完的种子必须经过一次主要的干燥,才能最终放入-20℃的冷库内进行密封保藏,否则种子会因含水过多,体内形成冰晶而被直接冻死。

分装/入库:干燥后的种子必须装在耐低温、密封性较好的特制玻璃瓶/罐中,才能放入冷库中进行保藏。温度是影响种子保藏效果的重要因素之一,根据“Harrington法则”,贮藏温度每降低5℃,种子寿命将延长一倍,为保证库内种子具有较长的贮藏寿命,种质资源库是利用-20℃的低温来贮藏种子。

初次萌发实验:为了解种子的初始活力和耐冻性,并为将来灭绝物种的生态恢复提供萌发参考,种质资源库的每一份种子都必须开展萌发实验,即将一定数量的样品种子接种在相应萌发基质上(琼脂、河沙等),放于一定温度和光照条件下的培养间/箱中进行培养,然后统计其萌发率。

再次萌发实验:为检测种子在贮藏过程中的活力变化情况,每5~10年需重复开展一次萌发实验。

繁殖/更新:对数量较少、且濒危的野生植物种子,或经过一段时间的贮藏,种子萌发率已下降到75%以下的野生植物种子,种质资源库将会在温室内对其进行繁育,并进行库内贮藏种子的增补或更新。通过上述各环节的处理,种子的保藏效果如何呢?根据经验公式推算,玉米的萌发率从100%下降至50%需要165年的时间,而大豆的则需要1122年的时间,由此可见其保藏效果是非常之好。

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