一個(ge) 基因可以影響一個(ge) 國家的興(xing) 衰，一個(ge) 物種可以左右一個(ge) 地區的經濟命脈。

通過深入發掘和研究，種質庫在作物改良和創新、新作物篩選、生態恢複和野外回歸方麵的作用愈加凸顯。

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采 寫(xie) ：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(lan) 科疑似新種標本。

種子，是植物遺傳(chuan) 信息的攜帶者和傳(chuan) 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林裏，隱著一座低調而神秘的“國之重器”——中國西南野生生物種質資源庫，也被稱為(wei) 我國野生生物的“諾亞(ya) 方舟”。

在這座暗紅色大樓二樓的種子管理實驗室，種子采集員張挺打開一層層報紙，五天前雲(yun) 南蒙自之行的最新收獲一一呈現。

“每一粒種子、每一號標本都得來不易;在國家庫裏都應該有它們(men) 的棲身之所。”張挺說。

同在這間實驗室，種子清理員李桂花清理完2000粒如灰塵般的蘭(lan) 科植物種子後，又轉移到另一個(ge) 工位，檢查一種禾本科植物——光穗披堿草十年一次的萌發情況。經過7天的喚醒、複蘇，葉芽碧綠，根係伸張，50粒種子如數成功萌發，李桂花臉上漾開了笑容。

“這是從(cong) 冷庫裏上萬(wan) 粒光穗披堿草種子中抽樣取出的。十年過後，小小種子仍有這麽(me) 旺盛的生命力，真是件讓人開心的事。”剛滿50歲的李桂花笑言，“還有大量種子要保藏幾百年、上千年，不過那時，該是我們(men) 的子子孫孫來檢測這些小寶貝的活性了!”

作為(wei) 我國唯一以野生生物種質資源保存為(wei) 主的設施，截至2020年12月，中國西南野生生物種質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(ti) 培養(yang) 材料2093種24100份，動物種質資源2203種60262份，微生物菌株2280種22800份。

因保存量居亞(ya) 洲第一，該“種子方舟”與(yu) 英國“千年種子庫”、挪威“斯瓦爾巴全球種質庫”等一道，成為(wei) 全球生物多樣性保護的領跑者。

一代碩儒心憂天下，“種子方舟”生逢其時

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

27年前，她還沒有這麽(me) 多的頭銜。好學、年輕，對世界充滿向往。從(cong) 中國科學院西雙版納熱帶植物園碩士畢業(ye) 後不久，楊湘雲(yun) 獲得了去英國做訪問學者的機會(hui) 。

“其實那時我還真不知道要往哪個(ge) 方向鑽。純屬偶然，就在這時，我一位同學剛參觀過英國皇家植物園——邱園，跟我描述了那裏的情況。懷著好奇，就同時報考了邱園種子儲(chu) 藏生理學和劍橋大學植物科學係。”沒想到，這兩(liang) 個(ge) 地方都錄取了她，隻是劍橋大學晚了些時日，那時，她已接受了邱園休·普裏查德教授的邀請。

從(cong) 1994年4月到1999年5月，楊湘雲(yun) 在邱園的種子世界裏泡了五年，摸索複雜而多樣的種子結構，學習(xi) 世界名園種子儲(chu) 藏技術和先進理念，隨後帶著“一身武藝”回到故鄉(xiang) 雲(yun) 南。

彼時，在“植物王國”雲(yun) 南，我國植物分類學泰鬥、《中國植物誌》主編、中國科學院昆明植物研究所名譽所長吳征鎰院士在思考一個(ge) 深邃而有前瞻性的問題：大量植物棲息地喪(sang) 失、過度采集、環境汙染、外來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了地球曆史上五次生物大滅絕以來的最大考驗，學界如何應對?

1999年8月8日，吳征鎰給時任國務院總理的朱鎔基同誌寫(xie) 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(wei) 豐(feng) 富的雲(yun) 南建設一座野生生物種質資源庫的緊迫性和必要性，並提出這是我國生物技術產(chan) 業(ye) 的戰略重點和國家利益所在。信函很快得到批複，雲(yun) 南省政府和中國科學院旋即展開了科學調研和可行性研究的相關(guan) 工作。

“不能不說，我是很幸運的!”說起一次偶然的選擇，以及幾乎“無縫連接”的機緣，楊湘雲(yun) 把短發往後一揚，神情一如當時投入這一生的事業(ye) 。

1999年動議，2005年正式開工，2007年建成並投入運行。作為(wei) 總工藝師，楊湘雲(yun) 和當時已在植物分類與(yu) 分子係統發育學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基礎設施的建設重任。

從(cong) 科學調研到項目定位，李德銖、楊湘雲(yun) 團隊筆下的草圖越來越清晰，“五庫一體(ti) ”的保存模式，也成為(wei) 世界生物學界的又一創新之舉(ju) ：以植物種子庫為(wei) 核心庫，兼具植物離體(ti) 庫、植物DNA庫、動物種質庫、微生物庫。

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

“我們(men) 站在前人的肩膀上，設計理念和基礎建設可以說得到很好的優(you) 化，在可以承載地上30層樓的基礎工程上建設了5層樓房。冷庫位於(yu) 地下6米，給庫存種子提供了一個(ge) 非常安全的家。”楊湘雲(yun) 說。

從(cong) 種子管理室下樓乘電梯，可直達山腹的主幹燥間和冷庫。打開厚重的灰白色大門，一股冷氣從(cong) 80平方米主幹燥間撲麵而來。在主幹燥間的一頭，整齊地排布著5間40平方米冷庫，其牆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(ge) 個(ge) 特製的密封玻璃罐，裝滿純淨而飽滿的種子。

“這裏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，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(wan) 年之久。”種質資源庫種質保藏中心主任蔡傑博士說。

由於(yu) 冷庫溫度低，為(wei) 防止凍傷(shang) ，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(wei) 戰略核心

環視全球，生物產(chan) 業(ye) 競爭(zheng) 聚焦到了種業(ye) ，並演變成一場不見硝煙的戰爭(zheng) 。具有自主星空体育官网入口网站產(chan) 權的生物科技水平，將是未來一國國力的重要體(ti) 現。

1970年11月，袁隆平在三亞(ya) 南紅農(nong) 場發現野生稻雄性不育株;3年後，秈型雜交水稻“三係”配套的成功，開啟了水稻生產(chan) 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(chan) 量增加近20%。

然而，20世紀80年代和90年代，中國植物學會(hui) 理事長洪德元院士兩(liang) 次考察發現，在20世紀80年代，雲(yun) 南野生稻分布地有26個(ge) ，到1995年僅(jin) 剩下兩(liang) 個(ge) ，消失率高達92.3%。如果野生稻滅絕，就不是一個(ge) 普通物種消失那麽(me) 簡單。它不僅(jin) 關(guan) 係我國，更關(guan) 係到全人類的糧食安全。

幸運的是，近年來，蔡傑他們(men) 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(men) 都期待野外的新收獲。一粒粒靜默的野生稻種，會(hui) 發揮什麽(me) 樣的作用，不可限量。

在數百萬(wan) 年的進化過程中，野生植物積累了各種不同的遺傳(chuan) 變異，蘊藏著許多栽培作物所不具備的優(you) 良基因，如抗病蟲性、抗逆性、優(you) 良品質、細胞雄性不育及豐(feng) 產(chan) 性等，是非常好的育種材料。

“誰掌握了大量的種質資源，誰研究得越深入，利用越多，誰就能把握未來。”蔡傑說，“在環境惡化形勢嚴(yan) 峻、生物多樣性銳減的今天，如果我們(men) 再不搶救性地把我國的野生生物種質資源收集並妥善保存起來，那麽(me) 我們(men) 下一步將怎樣與(yu) 資源強國競爭(zheng) ，我們(men) 的子孫後代將靠什麽(me) 立足?”

通過雜交，人們(men) 就能把野生近緣種中的優(you) 良基因轉移到栽培種中，從(cong) 而提高作物的產(chan) 量，增強其抗病和抗蟲能力，以及承受氣候變化的能力，並增加其產(chan) 量、風味、營養(yang) 價(jia) 值等，滿足人們(men) 生產(chan) 、生存和發展需求。

在人類曆史上曾發生過多次由於(yu) 遺傳(chuan) 基礎狹窄而引起的糧食安全事件。最著名的當屬19世紀40年代愛爾蘭(lan) 的馬鈴薯饑荒，數百萬(wan) 人因饑荒而流落他鄉(xiang) 。

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

“這些事例說明，一個(ge) 基因可以影響一個(ge) 國家的興(xing) 衰，一個(ge) 物種可以左右一個(ge) 地區的經濟命脈。”李德銖說。

近年來，針對保藏的豐(feng) 富種質資源，種質資源庫以國家戰略生物資源需求和學科發展前沿為(wei) 導向，團隊以生物化學和分子生物學為(wei) 主要研究手段，對植物進化、環境適應和種質資源保護利用相關(guan) 的科學問題進行了探索，並有目的地挖掘特殊環境的基因資源，發明種質資源保存利用的新技術。

杏黃兜蘭(lan) 、彌勒苣苔、巧家五針鬆、水鬆……一大批珍稀、瀕危植物，以及具有經濟價(jia) 值、生態價(jia) 值和科學研究價(jia) 值的特有植物種子、野生近緣植物種子在“種子方舟”落戶。“在這裏，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(wei) 可能。通過深入發掘和研究，種質庫在作物改良和創新、新作物篩選、生態恢複和野外回歸方麵的作用愈加凸顯。”楊湘雲(yun) 說。

“但從(cong) 研究能力的提升，以及庫體(ti) 容量來說，已不能適應未來需要，亟須推動種質庫二期建設。”李德銖說，為(wei) 擴容，目前已忍痛撤了種子博物館，進行應急改造。開庫至今14年，一方麵目前已有更高的保存目標;另一方麵，整體(ti) 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已高達4000至5000種，約占總種數的15%—20%。

“在全球生態破壞日益嚴(yan) 重、生物多樣性快速喪(sang) 失的大背景下，我們(men) 國家也麵臨(lin) 壓力。作為(wei) 種子采集員，可以說我們(men) 在與(yu) 時間賽跑。”張挺說。

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

《中國植物誌》中僅(jin) 有一條奧地利植物學家韓馬迪在1933年對竹生羊奶子的原始描述：模式標本采自雲(yun) 南蒙自，生於(yu) 海拔1800米。

“但實際上國內(nei) 並沒有它的模式標本、甚至沒有一張線描圖。查閱各種記載、專(zhuan) 著，大家都毫無線索，覺得它有可能都消失了。”張挺說，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(ge) 物種，無異於(yu) 大海撈針。

張挺甚至查詢過韓馬迪的科考日記，但日記裏並沒有提到這個(ge) 物種。他又分析韓馬迪行走的大致軌跡和時間節點，尋訪當地老百姓，探訪曾經的古道遺跡。“運氣還算好，最終還是在花期找到了‘她’。”

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)，張挺需要在未來兩(liang) 年間多次往返。

這樣的故事，數不勝數。去年夏天，他們(men) 在四川臥龍巴朗山一條小箐溝，發現了一種庫裏未保存過的馬先蒿屬植物。兩(liang) 個(ge) 月後，借國慶假期興(xing) 衝(chong) 衝(chong) 再去采集種子時，卻傻眼了：風的襲擾，洪水的衝(chong) 刷，馬先蒿似乎從(cong) 未在這裏存在過。

“這還不是最難的。”張挺說，采集馬先蒿時，他們(men) 遇到最極端的情況是一平方米的樣方裏，就有5種馬先蒿屬植物，所以不僅(jin) 要把它們(men) 分辨清楚，還要解決(jue) 一係列采集技術難題。

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

“隨著公路、鐵路、電站等建設項目的推進，這樣的情況還在繼續發生。因此我們(men) 特別呼籲，在進行基本建設項目環評和建設期間，植物調查和種質資源采集工作應提前介入。”張挺建議，對項目區生物多樣性進行評估、對必要的野生種質資源進行搶救性保護。

在種子采集中，除了技術層麵的難題，發現的過程往往也一波三折。

“首先要搞清你的目標物種分布在哪裏?這其實與(yu) 生物多樣性評估有很大關(guan) 係。我國植物種類繁多，對生物多樣性的評估工作，與(yu) 先進國家相比還有很大的差距。”張挺說，目前國內(nei) 野生生物紅色名錄更新比較慢，這意味著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(cong) 頂層設計和整體(ti) 布局著眼，擴大野生生物種質資源的普查收集，加強資源評價(jia) 力度。

種質資源采集保藏，應有高水準國標規範

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

在種質庫內(nei) ，通過低溫幹燥法就能有效保存大部分植物物種的種子，使其在幾十年、幾百年甚至幾千年後仍能正常發芽、生長。這就是種質庫技術相比就地保護與(yu) 遷地保護方法的優(you) 越之處。

楊湘雲(yun) 告訴記者，世界大國高度重視農(nong) 作物種質資源的保護;進入新千年後，不少發達國家開始重視對野生生物種質資源的收集保存、評價(jia) 和挖掘利用。

目前，全球建成的近1750個(ge) 種子庫中保存了超過600萬(wan) 份種質資源。雖然絕大部種質庫都是以農(nong) 作物為(wei) 保存對象，但在已保存的5萬(wan) 至6萬(wan) 種植物中，野生物種仍然占據了絕對數量。美國國家植物種質資源庫保存了16162種、約60萬(wan) 份農(nong) 作物和野生植物種子;邱園“千年種子庫”已在全球範圍內(nei) 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庫。

同時，亞(ya) 洲各國也加大了對野生生物資源的收集保存投入。韓國於(yu) 2018年建成可儲(chu) 存200萬(wan) 份種子的白頭大幹種子庫，新加坡為(wei) 加強東(dong) 南亞(ya) 地區植物資源收集，於(yu) 2019年建成該國第一個(ge) 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。

簡單地說，種質庫的工作就是把種子采回來，幹燥後冷凍保存，聽起來很容易，但沒有規矩不成方圓。為(wei) 此，中國西南野生生物種質資源庫牽頭草擬了從(cong) 種子采集到保藏的技術規程，以及信息係統功能和使用規範。

“采集時，規範要求不宜超過可獲得種子數量的20%，而不是僅(jin) 為(wei) 滿足采集而‘斬盡殺絕’。”張挺說，這就是要為(wei) 自然居群的可持續繁衍留下足夠的種子數量。

而在後續的管理環節，不論是種子簽收登記、初次幹燥、清理、X-射線檢測、計數，到再次幹燥、入庫、活力檢測、繁殖更新等各環節，以及後期分發共享，都有科學、嚴(yan) 格的規範。

“目前，鑒於(yu) 實際的需求和采集的一些亂(luan) 象，我們(men) 正積極建議把這個(ge) 規範推薦為(wei) ‘國標’，滿足植物種質資源庫的規範化建設需求，最終服務生物多樣性保護。”蔡傑說。

題圖 研究人員用X光對種子進行質量檢測產(chan) 生圖像，並通過拚接著色形成的“種子幻境”。

本報記者 趙漢斌攝