以色列植物基因银行
新月沃土(Fertile Crescent)指横跨中东地区两河流域、北非尼罗河流域地区的新月形肥沃土地,历史上在此曾出现过辉煌一时的古埃及文明和美索不达米亚文明(Mesopotamia Civilization),堪称人类文明的摇篮。今天的以色列国大部分也位于新月沃土的范围之内,肥沃的土地为当地生物的生存繁衍提供了丰富多样的栖息地,使得以色列这个国土面积并不大的国家也拥有着格外丰富的植物群(Flora)。据统计,目前在以色列境内约有2300至2500种植物,其中约有150种为以色列境内所独有的地方种植物(Endemic Species)。值得注意的是,占以色列植物种类18%的物种已经成为了被列入红色名单的濒危物种(Endangered Species)。
新月沃土覆盖范围
植物保护刻不容缓
随着以色列人口的不断增长,以色列都市化(Urbanization)进程正在日益推进,都市化虽然拉动了当地经济发展,但同时也造成了大面积的生物栖息地被蚕食,并导致以色列的植物生物多样性(Biodiversity)锐减,生物多样性的流失又直接导致物种基因多样性(Genetic Diversity)的缺失。尽管丰富的基因多样性对维持生态系统的平衡能起到举足轻重的调节作用,然而基因多样性的重要意义却往往被人们所忽视,采取必要的措施来逆转以色列植物基因多样性大幅减少的趋势已经刻不容缓,首要任务就是对现有的植物采取必要的保护措施。
目前得到普遍应用的植物保护措施有非原位(ex situ)的植物园保护模式以及原位(in situ)的农家保护(On-Farm Conservation)模式。然而,兴建植物园的主要目的并不侧重于植物基因多样性的保护。而农家保护模式虽然较为强调植物基因多样性的保护,但是却难以得到规模化的运营。在此背景之下,集科学研究、公众教育、物种保护等功能为一体的植物基因银行(Plant Gene Bank)应运而生。
所谓的基因银行其实就是生物资源库(Bio-repository)的一种,其开设的目的主要是为了收集并长期保存生物体内的遗传物质,即基因材料(Genetic Material)。对于植物样本而言,在-196℃的低温条件下冷冻的植物插条(Cuttings)或者干种子是其基因材料主要的保存部分,需要使用时再对其进行相应的解冻操作即可。
世界上最丰富的植物基因库
位于以色列里雄莱锡安(Rishon LeZion)的以色列植物基因银行(Israel Plant Gene Bank),拥有着世界上最丰富的植物基因库,其中尤以作物野生近缘植物(Crop Wild Relatives,CWR)的大规模收藏为亮点。以色列植物基因银行由以色列农业研究组织(Agricultural Research Organization, ARO)下属的Volcani中心进行管理运营。目前该植物基因银行有四大任务:1. 收集作物野生近缘植物。2. 保护以色列地方种植物与濒危植物。3. 开展以色列本地植物品种的研究工作。4. 开展药用植物的研究工作。当植物样本进入以色列植物基因银行之后,会有多位涉及不同研究领域的植物学家对样本量身打造一套适合的保存方案。基因银行中的植物样本通常需要经历脱水干燥、分配识别条码、冷冻样本并长期保存这几个步骤,所有植物样本的信息均会录入到基因银行的系统数据库中以便对其进行后续的标准化管理与研究。
以色列植物基因银行外景
以色列植物基因银行除了能够为植物在城市化的进程中提供庇护场所以外,在环境保护领域也有着重要的意义。以色列植物基因银行的研究者发现,在其基因银行中有一种植物能够在被原油污染的油田上生根发芽,具有油田污染的生物修复(Bioremediation)功能。当不幸发生油田泄漏事故后,其后续处理措施将无需采用以表面活性剂处理为主的化学修复法或以吸附法为主的物理修复法,工程师们只需在被污染的油田上播上种子来种植这种植物即可,通过植物对污染物质进行吸收处理,环境友好、操作简便。
植物基因银行的局限
不过,植物基因银行也有着其局限之处。首先,植物基因材料的保存方法以冻干植物种子的低温保存为主,这种保存方式虽然适合大多数植物,然而对于诸如块茎作物(Tuber Crops)这种无子(Seedless)植物的保存却成为其盲区之一。其次,基因银行中植物组织通常会在极其稳定的低温环境下被保存,与在自然条件下生长的同一种类植物相比其遗传适应性(Genetic Adaptations)将会受到一定程度的抑制,客观上不利于基因多样性的丰富。此外,高昂的运营成本也使得基因银行的普及受限,不少植物多样性丰富但经济欠发达的国家对此只能望而却步。值得一提的是,在植物基因银行中所储存的绝大多数植物也并不能都像之前所提到的油田泄漏生物修复植物那样具有重要的应用价值,目前有限的实用价值使政府等相关部门削减了对基因银行的资金支持,导致基因银行的运营常常会遇到资金出现短缺的情况。
以色列植物基因银行外景
总而言之,基因银行作为保存植物基因材料的重要场所,对国家未来的农业发展、生物技术、生物医药、生物多样性保护等领域具有重要的战略意义。以色列拥有着丰富的植物种类、先进的农业技术以及国际领先的生物科技研究中心。保存丰富的植物种类所带来的“基因资产(Genetic Assets)”对以色列未来国家的经济和科技发展将起到不容忽视的作用。
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