如何把種子存進(jìn)植物“諾亞方舟”，國家植物園提前“預(yù)演”

來源：滾動(dòng)播報(bào)

（來源：千龍網(wǎng)）

日前，我國容量最大的植物種質(zhì)資源庫——國家植物種質(zhì)資源庫項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)全面封頂。這一被稱為植物“諾亞方舟”的項(xiàng)目計(jì)劃2026年年底運(yùn)營，屆時(shí)第一批種子將入庫保存。

已經(jīng)采集到的種子存放在哪里？在國家植物園（北園）西側(cè)，有兩排灰色平房，貼著包裝間、種子清理室、干燥間、冷庫等門簽。在這里，從全國收集到的種質(zhì)資源經(jīng)過簽收登記、清理篩選、X光檢測、數(shù)量估算、干燥包裝等流程后，將被放置在零下20℃的冷庫中密封保存。

近日，記者探訪了這座被稱為“生命冷藏室”的國家植物種質(zhì)資源庫預(yù)備庫。運(yùn)營一年來，這里不僅已經(jīng)保存種質(zhì)資源近萬份，也為建立種質(zhì)庫標(biāo)準(zhǔn)制度、磨合運(yùn)營機(jī)制、鍛煉科研團(tuán)隊(duì)打下基礎(chǔ)。

國家植物種質(zhì)資源庫預(yù)備庫，裝著種子的冷庫里顯示溫度為零下21℃。記者 薛珺 攝

每份種子至少采集2500粒

國家植物種質(zhì)資源庫位于國家植物園（北園），建成后將收集來自世界范圍內(nèi)的植物種質(zhì)資源7萬種以上約200萬份，實(shí)現(xiàn)中國珍稀瀕危植物全覆蓋。

為確保種質(zhì)資源庫明年底建成后盡快投入運(yùn)營，國家植物園（北園）整合全園科研力量成立運(yùn)營專班，開展種質(zhì)資源收集和保藏兩項(xiàng)核心工作。此前，國家植物園（北園）高級(jí)工程師孟昕專注研究丁香屬植物，如今成為了收集組的負(fù)責(zé)人。

“雖然預(yù)備庫只有簡單的兩排房子，但是‘麻雀雖小、五臟俱全’，這里涵蓋了種子從收集、處理到儲(chǔ)存的全流程。種子收集回來后，首先來到這間屋子。”她推開預(yù)備庫的登記室，地上堆放著幾個(gè)大紙箱，桌上有一摞厚厚的標(biāo)本，被用報(bào)紙或者紙殼一一分隔、壓住。

國家植物園（北園）正高級(jí)工程師孟昕在干燥間檢查種子。記者 薛珺 攝

紙箱里，各式各樣的種子被分裝在不同的袋子中，每袋里的種子數(shù)量都大于2500粒。帶著絲狀柔毛的蘆葦種子，像一團(tuán)羽絨服的毛領(lǐng)子；白杜種子是紅色的，大小和花椒粒差不多；有著堅(jiān)硬褐色外殼的核桃也是種子，同樣需要采集至少2500個(gè)，并背下山。

孟昕說，千奇百怪的種子需要繁殖和傳播，有的種子利用風(fēng)來傳播，比如蒲公英的種子會(huì)形成絨毛狀的結(jié)構(gòu)，像一把會(huì)飛的小傘；有的種子需要隨水漂流傳播，整體會(huì)比較輕；有的則利用人和動(dòng)物傳播，比如蒼耳種子上的刺很容易附著在動(dòng)物的皮毛和人的衣服上；還有的種子會(huì)炸裂，通過彈射傳播。這些種子都需要采集。

野外采集需要集齊5樣?xùn)|西：一份大于2500粒的種子，滿足未來儲(chǔ)存和后期做萌發(fā)試驗(yàn)的需求；3份植物標(biāo)本，方便后期分類學(xué)專家進(jìn)行準(zhǔn)確的物種鑒定；4-5張當(dāng)時(shí)的生境和帶有植物特征的照片；一份用于遺傳物質(zhì)提取并保存的植物DNA材料，通常是3-5片鮮嫩的葉片，可以用于物種分子鑒定或功能研究；一份采集記錄表。這些物品通常會(huì)被快遞回北京，如果是珍貴的植物，則由采集人員“人肉”背回北京。

3類物種的種子需要優(yōu)先采集，即珍稀瀕危、區(qū)域特有、有重要應(yīng)用價(jià)值的物種。其中，采集國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物的種子需要向相關(guān)部門申請采集許可。

在深山老林采種子，需要打軌跡找到返程路

收集組的7位組員來自國家植物園的各個(gè)崗位，這兩年，他們的足跡遍布東北、華北、西北等“三北”地區(qū)。采集種子是一個(gè)非常快樂、解壓的工作，可以從植物上摘取，也可以在地上撿拾，但過程中也伴隨著艱險(xiǎn)。

孟昕說，2000多米、人跡罕至的高山上沒有路，走起來格外困難，更何況是背著高枝剪等工具和采集到的種子、標(biāo)本。“往往眼前是一片云杉林，大家要想辦法鉆過去。在沒有信號(hào)的山林中，我們需要在軟件上打開軌跡走，再按軌跡走回來，不然根本找不到回來的路。”

丁香葉忍冬生長在門頭溝荒無人煙的懸崖峭壁上，科研人員需要冒風(fēng)險(xiǎn)攀爬坡度為45度的陡峭石壁去采集種子。每次跑野外，也未必能收獲有效的種子。受到氣候變化影響，采集種子的時(shí)間變得難以確定。有一次，他們在延慶看到，紫椴結(jié)實(shí)率挺高，種子也顆顆飽滿，但拿回來用X光機(jī)檢查，卻發(fā)現(xiàn)其空癟率非常高。

白天采集到種子，晚上在賓館也不能閑著。對(duì)于部分種子，科研人員需要在采集當(dāng)晚進(jìn)行預(yù)處理，清理上面粘著的枯枝落葉，并將漿果果肉剝落，取出種子并風(fēng)干。在炎熱的夏季，被壓扁的植物標(biāo)本也需要及時(shí)用烘干機(jī)進(jìn)行處理。回憶今年在長白山采集種子的經(jīng)歷，孟昕說，他們每天早上七點(diǎn)多出發(fā)，傍晚四五點(diǎn)才能回到賓館吃口飯，處理種子經(jīng)常工作到夜里十二點(diǎn)。“連續(xù)一周下來，人是很疲勞的。”

采集種質(zhì)資源，單靠國家植物園的力量是不夠的。近兩年，他們還會(huì)委托地方植物園等兄弟單位、國內(nèi)科研院校支持采集。目前，預(yù)備庫已收集新疆、吉林、河北等地種質(zhì)資源近10000份，涉及163個(gè)科、736個(gè)屬、1783個(gè)種/變種，其中包括珍稀瀕危物種大花杓蘭、山西杓蘭、紅景天、紫椴等50余種。

“種子處理卡”上詳細(xì)記載著到來和清理情況，并貼有二維碼標(biāo)簽紙。記者 薛珺 攝

這些種子到達(dá)預(yù)備庫第一站“登記室”后，會(huì)獲得一個(gè)新且唯一的身份ID號(hào)，這個(gè)庫編號(hào)以NBG開頭，它被打印在一張二維碼標(biāo)簽紙上，標(biāo)簽上還包含采集號(hào)、種名、科名等信息。

把種子放入零下20℃冷庫前，需5個(gè)步驟

按照國際規(guī)范，種質(zhì)資源從野外采集到入庫保存，都需歷經(jīng)簽收登記、清理篩選、質(zhì)量檢測、數(shù)量估算、干燥包裝等標(biāo)準(zhǔn)化流程。

簽收登記后，種子會(huì)被送往清理室，這里放置著不同孔徑的篩網(wǎng)。工作人員需要嘗試找到合適網(wǎng)眼的篩子，將種子與雜質(zhì)分離開來。旁邊還有一臺(tái)種子凈度風(fēng)選儀，將種子放進(jìn)儀器中，灰塵、碎葉等質(zhì)量輕的物質(zhì)會(huì)被風(fēng)吹出管道，較重的種子也會(huì)留下來。

一位工作人員正在用篩網(wǎng)篩選種子。記者 薛珺 攝

在操作臺(tái)前，簸箕中裝滿了種子，清理人員用手將干癟的種子一一挑出，留下粒粒飽滿的種子。種子清理機(jī)將空氣向上吸，使種子中的灰塵、碎屑吸附在濾網(wǎng)上，從而保護(hù)工作人員的呼吸系統(tǒng)。

被精心篩選清理過的干凈種子，會(huì)取出部分計(jì)數(shù)，再估算出千粒重和種子數(shù)量。蘭花的種子輕如塵埃，如何計(jì)數(shù)？在計(jì)數(shù)室中，超微量天平以克為單位稱重，它可以精確到小數(shù)點(diǎn)后的7位。

接著，種子會(huì)被裝進(jìn)信封或布袋，在相對(duì)濕度15%、溫度15℃的干燥間脫水，干燥至約5%的含水量。種子含水量每降低1%，其壽命增加一倍。

干燥后的種子將被送往包裝間。在這里，它們會(huì)做X光檢查，確保其種子飽滿情況。每份種子會(huì)被包裝進(jìn)大大小小的密封瓶罐中，并貼上二維碼標(biāo)簽紙。密封罐內(nèi)，還會(huì)放一個(gè)小硅膠袋用于檢測濕度。一旦容器漏氣或者潮濕，硅膠粒會(huì)變色，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換瓶子或密封圈。

密封罐中裝著各種種子。記者 薛珺 攝

最后，記者跟隨孟昕來到零下20℃的冷庫，這里的大門貼著“當(dāng)心凍傷”的黃色提示牌。走進(jìn)大門，四個(gè)制冷機(jī)源源不斷吹出冷風(fēng)，盡管裹著厚重的羽絨服，這里的冷氣仍然讓人忍不住打顫。各種顏色、不同大小的種子裝在密封罐中，擺在貨架上。在這里，它們的理論保存期限可以超過100年。目前，工作人員取放種子需要經(jīng)過一番“寒徹骨”，未來國家植物種質(zhì)資源庫的冷庫是自動(dòng)化庫，機(jī)械臂將代替人進(jìn)行存放種子的操作。

對(duì)疑難種子萌發(fā)等難題開展攻克研究

絕大部分的種子可以通過低溫干燥的方式進(jìn)行長期保存，但也有少數(shù)種子叫“頑拗性種子”，比如板栗和荔枝、桂圓、芒果等熱帶水果，它們的種子不能通過這種方式保存，需要通過試管苗庫或者超低溫庫的方式進(jìn)行補(bǔ)充保存。試管苗需要定期繼代，是不小的工作量。

所以，明年運(yùn)營的國家植物種質(zhì)資源庫不僅有零下20℃長期保存庫，還將包括零下196℃液氮超低溫保存系統(tǒng)、試管苗庫、DNA庫和活體植物資源圃等多種資源類型保存單元。

國家植物園（北園）副研究員、種子生物學(xué)博士李愛花說，中國有2.5萬多種種子植物，目前只有部分物種已經(jīng)明確產(chǎn)生“頑拗性種子”。頑拗性種子的判斷，是一個(gè)非常關(guān)鍵的科學(xué)問題。“頑拗性種子無法脫水干燥，目前我們正開展攻克研究，試圖破解頑拗性種子辨別和保存難題。”

收集到的種質(zhì)資源還需進(jìn)行定期活力檢測，保證科研人員需要它們的時(shí)候，處于冷凍狀態(tài)的它們能夠被喚醒，并重新生長。在預(yù)備庫萌發(fā)實(shí)驗(yàn)室，科研人員也在探究不同植物的萌發(fā)條件，低溫培養(yǎng)箱、光照培養(yǎng)箱可以設(shè)置不同的溫度和光照時(shí)間，為種子萌發(fā)試驗(yàn)提供各種條件。“疑難萌發(fā)種子休眠解除機(jī)理”也是國家植物園正在研究的課題。

明年年底運(yùn)營的國家植物種質(zhì)資源庫，規(guī)劃收集來自世界范圍內(nèi)的植物種質(zhì)資源7萬種以上約200萬份，涵蓋約中國80%高等植物種和世界10%高等植物種的植物種質(zhì)資源。除了植物種子，種質(zhì)資源還包括試管苗種質(zhì)，DNA，植物活植株，花粉和孢子，超低溫保存植物組織器官、植物微生物等種質(zhì)。

建設(shè)“諾亞方舟”

收集種質(zhì)資源有何意義？國家植物園管委會(huì)主任、正高級(jí)工程師賀然說，種質(zhì)資源庫承載著三重時(shí)代使命：作為遺傳信息的諾亞方舟，維系著物種基因的多樣性寶庫；作為生態(tài)文明的穩(wěn)壓器，為應(yīng)對(duì)氣候變化提供關(guān)鍵性戰(zhàn)略儲(chǔ)備；作為綠色科技的種質(zhì)庫，持續(xù)供給糧食安全、生態(tài)修復(fù)、清潔能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新源泉。

“一個(gè)物種可以成為一個(gè)國家的重要經(jīng)濟(jì)來源，甚至是支柱產(chǎn)業(yè)，因此其野生種質(zhì)資源的價(jià)值不可估量。”李愛花舉例說，獼猴桃被譽(yù)為新西蘭“國果”，其品質(zhì)享譽(yù)全球。但許多人不知道的是，獼猴桃母本中華獼猴桃其實(shí)原產(chǎn)于中國。上世紀(jì)初，它被傳教士帶回新西蘭，經(jīng)過當(dāng)?shù)嘏嘤耪Q生了眾多商業(yè)品種。

在基因?qū)用嫔希N質(zhì)資源的價(jià)值更為關(guān)鍵。她說，一個(gè)作物的栽培品種基因純度越高，其對(duì)特定病害的抵抗能力往往越單一，一旦發(fā)生病害，便可能面臨全軍覆沒的風(fēng)險(xiǎn)。反之，如果在種子庫中保存的野生種質(zhì)資源里，尋找到攜帶抗病基因的材料，就有望為整個(gè)產(chǎn)業(yè)提供生存的轉(zhuǎn)機(jī)。“這類野生種可能產(chǎn)量很低、外觀不佳、口感也不理想，以當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)看似乎沒有直接利用價(jià)值。”她解釋道，“但在未來某一天，當(dāng)面對(duì)前所未有的病害或環(huán)境威脅時(shí)，它所攜帶的一個(gè)關(guān)鍵基因，或許就能拯救一個(gè)品種甚至整個(gè)產(chǎn)業(yè)。”因此，盡可能全面地保存野生植物種質(zhì)資源，是一項(xiàng)關(guān)乎未來的戰(zhàn)略性工作。

每份種子被包裝進(jìn)密封瓶罐中，并貼上二維碼標(biāo)簽紙。記者 薛珺 攝

從生物多樣性的角度看，我國有眾多種群規(guī)模極小或?yàn)l臨滅絕的瀕危植物，它們也需要植物“諾亞方舟”的守護(hù)。目前，世界上僅有兩株野生百花山葡萄，均位于北京。“如果這兩株植物死亡，這一物種便被宣告滅絕，就像動(dòng)物界的長江白鱘。”李愛花說，種質(zhì)資源庫如果保留了這些珍稀瀕危植物的種質(zhì)資源，一旦它們野外生存發(fā)生危機(jī)，庫里仍保留它們重生的希望。

孟昕說，自己此前只針對(duì)丁香屬專類植物做科研，此次通過參與種質(zhì)資源庫的前期準(zhǔn)備工作，了解了種子采集入庫的全流程，這對(duì)于今后保育等工作很有啟發(fā)。“種質(zhì)庫的建設(shè)跟人類的命運(yùn)息息相關(guān)，能參與其中，我覺得非常有意義。”