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给未来“留种”!他们建的这个库是我见过最酷的

2017-11-21 凤凰卫视

你听过“末日种子库”吗?


在离北极1000公里左右属于挪威管的永久冰川冻土层里,有一座斯瓦尔巴种子库。这是世界上目前最引人注目的种子库,学界称之为“种子方舟”或“末日种子库”。

斯瓦尔巴全球种子库(图片来源于网络)


斯瓦尔巴全球种子库储存着来自全球各地数十万份植物种子的“备份”,以防人类赖以生存的农作物因灾难而绝种。科学家对这座“植物诺亚方舟”将要应对的“灾难”的设定,包括自然灾害、疫病、战争,甚至“世界末日”。


所以也被称为是“末日种子库”。


中国的“末日种子库”的由来


那么中国有没有这样一座“末日种子库”呢?


如今我们可以欣慰地回答:有!这就是中国的大科学工程——中国西南野生生物种质资源库(简称种质资源库)。日前,“十八大以来中科院创新成果展”在北京举行,种质资源库也在此展出,受到各界的广泛关注。


中国西南野生生物种质资源库位于昆明北郊黑龙潭的中国科学院昆明植物研究所里,这里保存着来自国内外的大量野生植物种子,三万多种植物以及丰富的动物种质资源在这里得以“多世同堂”。这里是中国第一座国家级野生生物种质资源库,也是目前亚洲最大、世界第二大的野生植物种质库。

种质库大楼(图片来自发改委网站)


倡议创立这座“种子保险库”的,是已故著名植物学家,中国科学院院士吴征镒先生。“一个物种影响一个国家的经济,一个基因关系到一个国家的兴盛。”


吴征镒从事植物学研究和教学七十余年,是我国植物分类学、植物系统学、植物区系地理学、植物多样性保护以及植物资源研究的权威学者。 



1958年,吴征镒向国家建议在中国建立自然保护区,并提出在云南建立24个自然保护区的规划和具体方案。1999年,他又提出了建立国家“野生生物种质资源库”的设想。也正是得益于这些前瞻性概念方案的提出,才有了现在中国的“末日种子库”。




为什么要建立种质资源库?


随着人类活动的影响等因素,不少野生物种正在走向濒危。“有很多物种,人类还没来得及搞清楚它的作用,就因为人类的影响而消失了。”中国西南野生生物种质资源库主任李德铢介绍。


种质资源也称为遗传资源,是指包含生物全部遗传信息、决定生物各种遗传性状和特征的资源。这些资源既存在于现有栽培植物和家养动物中,也存在于野生生物的物种中。


中国西南野生生物种质资源库是目前世界上仅有的两个按国际保存标准建设的保藏设施之一,曾入选中国十大科技进展项目。

种质库温室(图片来自发改委网站)


保存种质资源,并非保护一个物种那么简单。充分挖掘,往往能够产生巨大的经济价值。新西兰“奇异果”,源自原产中国的猕猴桃;占据中国市场90%份额的香水月季,源自原产中国的野生月季;原产中国的野生大豆,经美国改造为转基因大豆后,又迅速占据了中国大豆市场。


“种质资源库不仅保存植物种子,也是我国抢救性收集和保存野生植物离体材料、DNA、动物细胞和微生物菌株等遗传材料的重要装置。目前,种质资源库开展工作已有十年,它已抢救性收集和保存了各类种质资源20305种、210444份”,中科院昆明植物所所长孙航日前表示。


种子每隔5到10年出库重新检验


一粒种子从野外采集回来,需要经历鉴定、签收登记、初干燥、清理、X光检测、二次干燥、分装入库、萌发实验等步骤,并且每隔5至10年要取出样品出库重新检验一遍,以确保它们还能发芽。


“有次采集火麻树种子,树枝上的毒刺让我们所有人手臂红肿,刺痛好几天才消失。”种子采集员蔡杰此前在接受媒体采访时说,野外采集危险不少,遇到过野兽、毒蛇,被红火蚁、山蚂蟥、马蜂咬就是家常便饭了。像他一样的专职采集员,一年大概要在野外采集100多天。

中国西南野生生物种质资源库的官方网站


采集种子有很多讲究,一般要求每种植物采集最少2500粒,最佳为2万粒左右。但是要保证采集量不超过原产地种子的20%,避免破坏植物的种群结构。有时,为了采集到足够量的种子,他们不得不从山脚采到山顶。


采集回的种子并不能马上入库,首先需要干燥并清理,工作人员会用筛网一遍遍地脱离并过滤掉果皮、去掉空瘪种子和残渣。常与蔡杰一同采集种子的张挺介绍,实验室配备了设备,但大多数时候为了尽量减少对种子的损坏,手工清理几乎是唯一的选择。“另外,有些种子很小,像兰科植物的种子就几微米大小,机械清理容易造成种子浪费。”


不管春夏秋冬,种子库都保持零下20摄氏度的恒温,在这里,种子可以存活几十年甚至上千年。


为了确保种子有活力,每隔5年或10年,会进行一次种子萌发实验。辛苦采集的种子萌发成的小苗并不会被浪费,“我们会将萌发的小苗发到研究所的网站上,植物园和研究组都可以申请使用,昆明植物园中的不少植物就是来自种子库。”杨娟说。


16年穿行藏地10万公里收集4000万颗种子


种子的收集和储存,看似与我们的生活没有直接的联系,却有很多人为此付出了极大的辛苦与努力。其中,就有已故的中国科学家、植物学家、复旦大学生命科学学院教授——钟扬他生前曾为了收集种子,16年穿行藏地10万公里,收集4000万颗种子。


 2013年,钟扬在去西藏采样的路上


今年9月25日上午,钟扬教授在内蒙古鄂尔多斯市出差途中,不幸遭遇车祸逝世,终年53岁。


“任何生命都有其结束的一天,但我毫不畏惧,因为我的学生会将科学探索之路延续。”在纪录片《播种未来》里,钟扬说过这样一句话。而他留给未来的4000万颗种子,也可能在几百年后的某一天生根发芽……


填补西藏种子缺失的空白



钟扬发现,所有的植物里居然没有一粒来自中国西藏的种子。“关于全球变化的预测,版图上少了一块。”钟扬他们为此写了一篇文章,阐述全世界气候变化研究必须要有西藏的种子。Nature杂志在2008年发表了这篇文章,同时也呼吁世界科学家重视西藏的种子。


过去十几年,钟扬每年有一小半时间都在西藏收集种子。从藏北高原到藏南谷地,从阿里无人区到林芝雅鲁藏布江边,他在藏地行路超过10万公里,和团队收集了上千种植物的4000万颗种子。



“西藏是每个植物学家都应该去的地方”2001年复旦大学承担对口援藏工作,钟扬立刻报了名。青藏高原特有的生态环境孕育了特有生物资源,气候条件越恶劣的环境,植物越有研究价值。


钟扬是我国种子库建设的推动者和实践者


受全球气候变化影响,青藏高原正在变暖变湿。“植物是最容易受到影响的,而且西藏的植物资源从来没有进行过彻底盘点,世界最大的种子资源库也没有西藏地区的植物种子。”调查青藏高原的生物资源得加快速度,钟扬一直在跟时间赛跑。


随着气候变化、环境污染的加剧,我国差不多每天就有一种自然植物濒临灭绝甚至消失,储存低温休眠的种子是目前保护珍稀、濒危野生植物的重要手段,相当于为保留物种建造一个“种子方舟”。在中科院昆明植物所党委书记杨永平看来,钟扬是我国种子库建设的推动者和实践者。


钟扬团队用7年时间收集的上千种植物种子,大概占西藏物种的1/5。钟扬的计划是,未来10年再完成20%的任务,这样他们大约能收集到西藏植物的1/3以上。如果还有更多类似的课题组参与进来的话,20年后有可能完成75%的任务。


这个倾一生收集种子的人走了,但正如钟扬自己所说,他的学生会将科学探索之路延续。


在青藏高原埋下科学的种子


在藏地漫长的科考路上,钟扬慢慢意识到,这片神奇的土地不仅需要一位科学家,还需要一位教育工作者,将科学研究的种子播撒在藏族学生心中。留下一支科研团队,西藏的生态研究才能走得更远。



“在复旦大学可以培养很多博士,但他们不一定对在高原上收集种子这种高劳动强度、低回报的工作有那么大帮助。”钟扬颇为得意的是,他的5个藏族博士毕业生有4个都留校工作了,第一个藏族博士扎西次仁已经成为西藏大学的教授。在钟扬的带领下,西藏大学申请到第一个自然基金项目,第一个生态学博士点。现在,西藏大学这支“地方队”已开始参与国际竞争,在进化生物学的一些研究上比肩日本、欧美。


“个人生命有限,但他在西藏完成了人的延伸。”杨永平进藏工作时常能碰到钟扬,他懂这个有青藏情怀的男人。


据称,钟扬有对双胞胎儿子,正在上高中,一个读汉语班,一个读藏语班。他希望自己的孩子将来也能去西藏。



保护生物多样性的“种子方舟”


学生们都还记得被迫吃光核桃的事。光核桃(又称毛桃)是一种核表面光滑的桃,极其难吃,目前只在藏药里有少许用处。但在钟扬看来,任何物种都有未知的潜在价值,没准将来它可以跟水蜜桃嫁接形成新品种。



按照一种标本收集5000颗种子的目标,他在高原上想办法釆摘了8000颗光核桃。可是,若是用机器轧,会损坏光核桃种子的完好度。钟扬只好发动全课题组的老师学生到他的办公室去啃光核桃。


吃桃、刷核、擦干、晾干,然后全部送到中科院昆明植物所,科学家们再筛选出5000粒,封存放进种子库。


这个种子库就是中国西南野生生物种质资源库



在国际上,种子库也被称为植物的“诺亚方舟”。


在《希伯来圣经·创世纪》的记载中,“诺亚方舟”是一艘根据上帝的指示而建造的大船,其建造的目的是为了让诺亚与他的家人,以及世界上的各种陆上生物能够躲避一场大灾难。记载中,诺亚方舟花了120年才建成。


而植物“诺亚方舟”的作用不止于此,未来随着研究的深入,种质资源库将会发挥更大的作用。




资料来源于科技日报、观察者网综合中国科学报、人民日报、发改委网站消息

辑:撕纸小妹

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