一亿粒种子的“备份”计划

国家重要的备份野生植物种质资源库——辰山中心

保存大量种子的方式之一就是如此做“备份”。

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“十四五”规划建议提到,亿粒要大力开展种业振兴行动。计划

位于上海辰山植物园内的备份国家重要野生植物种质资源库——辰山中心,是亿粒华东地区进行植物迁地保护的重要场所之一。近期该库存已达到满载状态,计划并且种子总量突破了1亿粒的备份大关。这些珍贵的亿粒种质资源将为未来的物种恢复、复壮与研究提供强大支持。计划

上海辰山植物园在冬天的备份时候,景色绚丽多彩。亿粒

园内有一座面积为30平方米的计划生命宝库,它是备份中国重要的野生植物种质资源库——国家辰山中心种子冷库(以下简称“辰山中心”。

最近传来喜讯:辰山中心的亿粒库存中储存了大量种子,总共超过了1亿粒。计划这些种子来自于159个科、785个属以及多达1950种野生植物。其中包含323种中国的特有种和68种珍稀濒危植物。

这些种子是我们的“生命备份”,留给了未来。

一亿粒种子代表了什么?

1亿粒种子对辰山中心来说是一个重要成果,说明其已建立了一定规模的采集网络和协作组织能力。这使辰山中心能够保存大量基因信息,并为未来物种恢复、复壮与研究提供支撑。上海辰山植物标本馆馆长葛斌杰说:“这些种子是留给未来的‘生命备份’。”

为何需要为野生植物种子建设这样的一个“宝库”呢?这背后的原因正是我们面临的全球生物多样性保护面临越来越严峻的形势。

物种灭绝后,其特有的基因资源也会随之消失,不仅是物种的终结,还可能中断我们未来应对疾病和气候变化所需的基因来源。葛斌杰解释道,自然界中有些“顽拗型种子”,如某些水生植物、热带雨林中的植物种子,对脱水和低温敏感,难以在种子库中长期保存。而多数所谓的“正常型种子”可以通过干燥和低温处理,在冷库中长时间保存。“建设种质资源库并进行迁地保护,可以与就地保护相辅相成,为生物多样性提供多重保障。”

气候变化和栖息地破碎化对植物的生存构成了巨大的压力。当野外种群发生衰退或濒临灭绝时,标记有清晰遗传来源的‘沉睡’种子就能被唤醒。辰山中心负责人钟鑫表示,这些野生植物种子也是科研的重要资源,许多抗癌药物的发掘、抗逆基因和耐盐碱品系等重要科研突破都来源于野生植物种质资源。

这些珍贵的种子,在过去八年的时间里,经历了长途跋涉,终于从全国17个省、45个城市和100个县“请”了回来。

种质资源库的建设和建立之初,科研人员经历了艰难的山高路远采集。

这些种子是从17个省份的45个城市、100个县‘请’回来的珍贵品种,已历经8年的跋涉。葛斌杰说道。

2023年夏天,西藏自治区林芝市波密县易贡乡的原始森林里进行了一场特别的攀登活动。

钟鑫和他的同事们的目标,是要攀登到高达101.2米的藏南柏木,并进行研究,采集树木的种子和其上的附生植物。

钟鑫回想起那段经历:在高空中,他随着微风摇摆不定。脚下是深不见底的深渊。但当他看到不同高度树木冠上附着的各种兰花、苔藓和松萝时,恐惧感被一种兴奋所取代,“每寸树皮都藏着一个新世界!”

这次科考,不仅准确测定了巨树的高度,还采集了接近五千粒藏南柏木种子。目前,这些种子已经培育出五百多株新的幼苗,并打算将它们分配给全国各地的植物园开展异地保护研究实验。

种子的采集是科学、经验和毅力与运气相结合的过程。葛斌杰说道,他们在种质资源库建设初期,就开始了对采集员队伍建设的工作——这些队员要么是当地的自然保护区护林员,要么是热爱植物的人士。

采集之后只是一个开始。种子回到辰山中心后,还需经过更加严格的“入库体检”与处理。在种子处理实验室里,工作人员会仔细清理、干燥、统计数量并测试活性。

“不是所有种子都能入库。”实验室负责人强调,“只有饱满健康的‘正常型种子’才能获得长期保存的‘入场券’。”每份种子入库前都需要配套腊叶凭证标本、野外数据、DNA材料以及图像等一套完整的科学数据档案,确保其身份明确且来源清晰。

经过检验合格的种子会被包装到密封的玻璃瓶中或装在铝箔袋里,并且贴上包含二维码信息的标签,最终被送到零下20摄氏度的冷库保存。这样的低温干燥环境能够使种子寿命延长至数十甚至是数百年的级别。

我们与位于中国西南地区的野生生物种质资源库签订了备存协议。其中,种子活动库设在辰山中心,基础库则设于昆明。葛斌杰提到:有超过一亿粒种子存放在这里,在昆明的基础库里部分保存。通常情况下,活动库的种子会被频繁拿出来做萌发测试和分发共享;而基础库是备份单位,只有当活动库里的种子不足时,才会使用这些备份的种子。

种子进入太空只是开始,在返回地球后进行筛选和培育才是最重要的阶段。

将“深睡”的宝藏唤醒并进行种子生态学、群体遗传学和保育生物学的研究,服务生物多样性保护,这才是种质资源库应尽的职责。

辰山植物园后的苗圃里,气温维持在大约20摄氏度。在这里成长着一些特殊的种子——它们曾经搭乘过长征二号丁运载火箭,进行了太空之旅。

太空育种在宇宙特有环境中促进种子基因变异,从而可能培育出表现更为优异的新品种。辰山中心将一些用于观赏及药用的植物种子送上太空,例如绣球花、鼠尾草和丹参等。

“种子上太空只是一个开端,回归地面后的筛选与培育才是主要工作。”辰山植物园园艺景观部工程师黄艳波指着一盆盆鼠尾草苗说道,这些从太空带回的种子,如今已经长出翠绿的叶子,并且有些还开出了花朵。

若绣球经过太空育种能延长花期并提高抗逆性能力,未来的城市绿化将有更多的选择;同时,通过培养丹参和益母草等药物植物可能产生更高药用成分含量的新品种,为心脑血管疾病治疗开辟新的途径。钟鑫表示了这样的期望。

今年9月,辰山植物园举行了一场名为“百种风行”的种子展示会,展出了超过200种依靠风力传播的种子,其中包括一些珍稀濒危物种的种子。在展览的一个角落里,有一个透明的展盒内陈列着曾经遨游太空过的种子样本。“太空旅客”激发了孩子们对科学的好奇心和向往。

除了太空育种和面向公众的科普活动外,当前种质资源也得到了直接应用。辰山中心的种质资源对全国开放,每年有几十家科研机构申请使用这里的种子和DNA材料进行研究。这些科研机构利用辰山中心提供的种质资源,开展植物系统学、植物地理学的研究,以及迁地保护实验工作。

在生态恢复、湿地修复及城市生物多样性建设的过程中,辰山中心保存的种质资源发挥了重要作用。例如,2019年,辰山植物园的研究人员发表了一篇关于新物种张家界鼠尾草的研究文章。经过对所保藏种子进行扩繁后,这些植株在野外进行了种群重建与恢复,并且应用到园艺实践中。

“只有亲自参与了植物的采集及种子库的建设,才会深刻感受到我国植物资源的独特性和多样性。葛斌杰提到:‘我国系统性地开展野生植物种子收集的工作起步较晚,还有很多珍贵物种有待大家一起来保护和传承下去。’”