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探访中科院昆明千年种子库:守护中国野生植物基因宝库

2010-08-24 00:00 Lulu Tsao, Phyllis Z 中国日报 阅读 0
核心摘要: 本文探访了中国首个野生植物种子库——中科院昆明植物研究所种子库。31岁的收集研究员蔡杰带领团队深入深山老林,采集濒危、特有和有经济价值的植物种子。种子库在零下20摄氏度保存种子,可保存数百年。文章介绍了种子库在保护因栖息地破坏、气候变化受威胁的植物方面的重要作用,以及其在生物燃料、粮食安全和现代医学中的潜在价值。昆明种子库作为亚洲最大的野生植物种子库,还帮助东南亚国家收集种子,体现了中国在国际生物多样性保护中的责任。

作为中国首个野生植物种子库的收集研究员,31岁的蔡杰每天大部分时间都在搜寻西南地区的濒危植物。他已带领中科院昆明植物研究所的工作人员进行过数十次野外探险,为种子库寻找样本。

“我们不能开着车收集路边长的那些植物,相反,我们必须走进深山老林和气候变化巨大的高纬度地区。在贵州和广西的很多地区,我们经常一只手抓在石灰岩层上,另一只手收集种子。”蔡杰说。

尽管工作危险,蔡杰和他的团队对于保护中国超过3万种植物样本非常关键,而这3万种植物中的一半不会在世界其他地区出现。中国的开花植物多样性极强,种类基本同北半球剩余国家和地区相当,该研究所的名誉高级园艺专家大卫-帕特森告诉记者。

中国大约20%物种的生存已受到威胁,昆明植物研究所野生物种种质库的功能是保护因栖息地破坏、气候变化和外来生物入侵而受影响的植物,同时保证将这些植物宝贵的遗传信息用于研究。

种子库保护属于迁地保护,保护的是原始栖息地之外的植物。昆明植物研究所所长李德铢表示,一般来说保护栖息地无疑是最好的方法,但并不一定在哪儿都适合。他的学生在攻读硕士研究生时曾在云南各地采集竹子标本,但几年后返回时发现竹子已消失,原因是农业迅速发展和环境变迁。

虽然部分自然保护家将种子库视为植物保护的最后方式,但李所长相信种子库是一道必要防线,以应对日益增长的环境压力。他说:“如果植物的一个栖息地消失了,可能还有第二个地方可以生存。但伴随气候变化,一种植物会受到双重压力。如果种子库能保存种子样本,就有可能将种子再植入野外环境。”

当植物留下用于繁衍的种子很少,或自然保护区因经费等原因未建成时,种子库就成为一种重要的解决方法,南京环境科学研究所植物多样性保护首席科学家薛大元介绍说。他认为种子库对珍稀和濒危物种保护非常关键,中国很需要迁地保护,这比静等物种完全消失要好得多。

一旦种子存入种质库,工作人员会清洗掉外壳和沙砾然后风干。理论上,这些种子在零下20摄氏度的温度下可以保存几百甚至上千年。研究所的探险队收集种子需满足三个特性:濒危、地方特有和有经济效益。植物学家可能在野外生活数月,试图收集一个物种的上万种标本,实际数量从100到10万不等。一些植物产生的种子数量有限,有些种子很小,成熟很慢。

“有时候种子会在一两个月后发芽,所以探险队要返回同一地点好几次,这经常要靠运气,”在种子库种子管理处工作了两年的秦少发(音译)告诉记者。

2006年,水玉明博士(音译)和他的学生曾发现一簇细小、长有灯笼似的黄花的植物,恰巧是100年前法国传教士发现的一种罕见植物——弥勒苣苔,自1906年后人们认为它已灭绝。现在它的种子已储存起来,野生种群也在研究所的监测下生长。

在全国58所高校和研究所的帮助下,昆明植物研究所已覆盖西部大部分地区。研究所专家经常举行联合演习,让种子收集人员获得处理各种自然环境的方法和经验。尽管种子收集是植物学家的基本工作,但种子库的目的远不止简单收集和分类基因多样性。

“种子库类似于保险政策,但意义绝不仅限于此,”英格兰皇家植物园千年种子计划的负责人保罗-史密斯告诉中国日报记者,并补充道植物有利于缓解世界上最紧迫的挑战。人们往往意识不到需要种子来发展生物燃料、粮食和果树以保证粮食安全,史密斯强调说。气候变化给粮食生产带来特殊风险,粮食可能因人工种植失去关键基因特性,更容易受温度变化和自然灾害影响。

据昆明种子库植物种质资源和基因组学中心主任高立志介绍,只有研究才能发现野生植物的巨大潜力,以生产更优质的粮食。他指出,大多数人的问题在于他们一定要分清这些植物是否有用,但事实上所有植物都有用,关键在于我们对这些植物了解多少。

高主任已收集超过2000种不同的水稻。他强调,野生植物基因可用于培植水稻、玉米和小麦品种。他现在正进行追踪茶树和油茶树的项目,完成后将对云南茶叶生产和生物燃料工业产生深远影响。多山的云南省不适合建太多传统工业,但高主任认为云南可以尝试环境友好型工厂。中国土地资源贫乏,粮食生产是重中之重,留给植物资源供生物燃料生产的空间很小,但油茶树可以解决这个矛盾。油茶可在通常认为不适合耕种的土壤上产出高品质食用油,1.6公顷油茶树可产出相当于半公顷油菜籽的产油量。

植物研究也充分展示了在现代医学方面的重要性。治疗疟疾的药物青蒿素就是从一种艾草植物的叶子中提取的。昆明种子库保存了用于生产抗癌药物紫杉醇的喜马拉雅红豆杉。

然而,收集种子和理解植物属性需要很长时间,因为研究所缺少种子生物学家、分类学家和现有分析数据。在昆明种子库的3万多样本中,目前仅识别了约5000种物种。植物栖息地信息的缺乏对全球植物多样性保护也造成很大问题。因此,昆明种子库利用国际合作,尤其是与千年种子库的合作,开展野外考察、筹集科研资金和工作人员交流等活动。

收集到的种子在全球种子库中共享。昆明种子库与位于肯尼亚首都内罗毕的世界农林中心以及千年种子库等全球种子库共享。作为亚洲最大的野生植物种子库,昆明种子库的李德铢所长希望在国际上发挥更大作用。昆明种子库也为东南亚的老挝、柬埔寨等未建立种子库的国家收集种子,帮助保护整个亚洲受威胁的物种。“我们正计划免费为他们保护、保存以及拯救植物种子,因为中国是一个大国,应该在国际上承担更重要的角色。”李所长说。

昆明植物研究所将在明年一月举办系列会议和培训课程,与东南亚国家一起开展植物调研项目。千年种子库的史密斯表示中国在其中起到了非常重要的作用。千年种子库也在保加利亚和马达加斯加岛有合作伙伴。“中国人能理解野生动植物多样性的重要意义,”史密斯说,“其中一个原因是中国传统中医要运用5000多种植物,这是一个很大的产业。这种理解对劝说人们保护植物很重要,因为需要保护的是所有植物,而不只是农业植物。”

对于保护区工作人员来说,种子库也体现了中国对全球减缓动植物灭绝速度做出的努力。今年是联合国的“国际生物多样性年”,联合国保护全球植物的目标之一是将60%的濒危植物样本在2010年底前异地保存起来,而在中国,这一目标已经实现。“种子库是中国政府对联合国生物多样性公约做出的承诺,”中国科学院华南植物园主任黄宏文表示,华南植物园是保护生物多样性的参与者之一。

在全球范围内,种子库的保护努力正受到威胁。缺少经济和政治支持,一些非洲的种子保护计划已暂停,而中国是维持对种子收集计划提供资金的国家之一。在经济困难时期,中国政府表现出带头作用,为昆明的种子保护提供了大量资金,保证在接下来十年里这一计划可以持续。作为一个重要的科学项目,该种质库获得了148万元的启动资金,运行支出每年也会受到评估和资助。

随着种子库进入新一轮计划,科学家将继续扩大建设、培训学生,通过各种试验决定存储种子的最佳条件。他们的下一个目标是在2020年将19000种植物采集入库。然而,未来他们将面临一个问题:如何保护那些不能冷冻保存的物种。在云南,麻栗坡县修建的一个大坝将对濒临灭绝的热带植物版纳青梅造成严重威胁。“那只是我们在那个区域找到的第三种将要被淹没的野生植物,”蔡杰说,“我们希望能够把这些植物保存移植,但不能保存它们的种子,因为它们不能被冷冻保存。”

在其他许多地区,植物生长地被破坏的速度比种子收集者的行动速度更快。但蔡杰依然保持着信心和决心。“如果你从一个地方旅行到另一个地方,你会意识到大自然的神奇和中国的广袤。我们能为下一代做一些事情,”他说,“对我来说,种子就是希望。”

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