原創(chuàng) 科技日報(bào) 收錄于話題#獻(xiàn)禮建黨百年67個(gè)
◎科技日報(bào)記者 趙漢斌
“僅2020年，就在云南發(fā)現(xiàn)了256種新物種、新記錄種，如大圍山梧桐、文山馬兜鈴、勐海灌樹蛙等。2021年剛過去的4個(gè)月中，又發(fā)現(xiàn)了50多個(gè)動植物新種！”云南省生態(tài)環(huán)境廳副廳長普利鋒向記者介紹。
5月22日，是國際生物多樣性日。當(dāng)天《云南新物種新記錄種名錄（1992—2020）》發(fā)布。
在云南昆明北郊，元寶山山頂?shù)拿芰掷?，隱藏著一座低調(diào)而神秘的大國重器——中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，也被稱為我國野生生物的“諾亞方舟”。它為我國野生珍稀瀕危植物、重要經(jīng)濟(jì)作物和新發(fā)現(xiàn)物種提供了一個(gè)安全的“家”。
截至今年2月25日，這座“寶庫”已保存植物種子10601種85046份，占我國有花植物物種總數(shù)的36%；植物離體培養(yǎng)材料2093種24100份；DNA分子材料7324種65456份；2280種22800份微生物菌株，以及2203種60262份動物種質(zhì)資源等，是亞洲最大的野生生物種質(zhì)資源庫，與英國“千年種子庫”、挪威“斯瓦爾巴全球種子庫”等一道，成為全球生物多樣性保護(hù)的領(lǐng)跑者。
風(fēng)中飄搖，野生生物需要一座“方舟”
“種子是植物延續(xù)生命的載體，同時(shí)也是植物向外傳播和擴(kuò)散的載體。它也是植物最為復(fù)雜的器官之一。”種子生理學(xué)博士，中國科學(xué)院昆明植物研究所正高級工程師、種子生理學(xué)研究組執(zhí)行組長楊湘云告訴記者，種子為人類提供了豐富的食物、藥材等生活必需品和大量的工業(yè)原料，還創(chuàng)造出了適于人類居住的環(huán)境。
但人類不合理的開發(fā)，打破了自然界的平衡，氣候變化以及過度采集、環(huán)境污染、外來植物入侵等因素交織，導(dǎo)致物種喪失，正釀成全球性的生態(tài)危機(jī)。植物多樣性正以過去地質(zhì)時(shí)期數(shù)百倍的速度快速散失。
2010年全球調(diào)查報(bào)告顯示，目前全球38萬種植物中，有五分之一的物種正面臨滅絕的威脅。超過22%的物種極危、瀕?；蛞孜！?ldquo;這將進(jìn)一步導(dǎo)致與之相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，如食物、燃料、生化產(chǎn)品、纖維等供給大幅下降，并最終影響到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。”楊湘云說。
中國西南野生生物種質(zhì)資源庫中展出的植物種子。圖片來源：科技日報(bào)記者 趙漢斌/攝
而在我國，有10.9%的高等植物處于瀕?；蚴芡{狀態(tài)。近50年來，就有約200種植物從我們眼前消失。
在糧食安全方面，中國擁有14億多人口，而耕地面積卻只有1.3億公頃。也就是說，中國要以全世界10%的耕地，養(yǎng)活世界上20%的人口。“怎樣才能突破我國三大糧食作物的框架，挖掘出更多糧食作物種類，通過育種提高現(xiàn)有作物的產(chǎn)量，滿足人們對糧食的需求？答案就在糧食的野生近緣種身上。”中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員、中國西南野生生物種質(zhì)資源庫主任李德銖說，種質(zhì)資源有時(shí)被用作遺傳資源的同義詞，其狹義概念是具有生命力或再生能力的遺傳資源。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用種質(zhì)資源有目的地改良動植物的性狀與品質(zhì)，為人類解決糧食、健康和環(huán)境等重大問題提供了潛在的可能性。
野生植物在數(shù)百萬年間的進(jìn)化過程中，積累了各種不同的遺傳變異，蘊(yùn)藏著許多栽培作物所不具備的優(yōu)良基因，如抗病蟲性、抗逆性、優(yōu)良品性、細(xì)胞雄性不育和豐產(chǎn)性等，是非常好的一種材料。
20世紀(jì)末，我國著名植物學(xué)家、中國科學(xué)院院士、昆明植物研究所名譽(yù)所長吳征鎰，早已敏銳地洞見了這一切。
1999年，已83歲高齡的吳征鎰先生，看到我國野生生物正以驚人的速度消亡，而原有保護(hù)措施存在巨大漏洞，他再也坐不住了。
那年8月8日，他提筆給時(shí)任國務(wù)院總理朱镕基寫了一封信，詳細(xì)闡述了在我國生物多樣性最為豐富的云南建設(shè)一座野生生物種質(zhì)資源庫的緊迫性和必要性。他寫道：“這是中國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)全球競爭的戰(zhàn)略重點(diǎn)，是國家利益所在。這個(gè)重要的事情不能再拖下去了。”
這封信得到了朱镕基同志的高度重視。他于8月15日作出批示，支持吳征鎰院士的提議，并委托原國家發(fā)展計(jì)劃委員會調(diào)研論證，從而促成了中國西南野生生物種質(zhì)資源庫的誕生。
八年謀劃建設(shè)，終成大國重器
“保護(hù)植物多樣性的方法很多，但種子庫具有就地保護(hù)和其他辦法所不能比擬的許多優(yōu)點(diǎn)。”李德銖說，國際通用的種子庫標(biāo)準(zhǔn)是將種子干燥到5%左右的水分含量，然后密封保存在-18℃的環(huán)境中，可較大范圍、較長時(shí)間保護(hù)植物多樣性，而且相對簡單易行，在資金投入、保存效率等方面都適足稱道。
“在昆明，我們常見的小麥和玉米的種子，在室外存放半年，其活力就會減弱。而在-20℃的冷庫干燥保存條件下，它們可以待上3000多年，而棉花種子甚至可活6.7萬年之久。”種質(zhì)資源庫種質(zhì)保藏中心主任蔡杰博士說。
但建設(shè)這樣一座寶庫，殊為不易。
“為了拿出優(yōu)秀的規(guī)劃方案，我們可謂費(fèi)盡心思。”當(dāng)年負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)總體任務(wù)的李德銖研究員說，結(jié)合國情和“五庫一體”——即以種子庫為核心，兼具植物離體庫、植物DNA庫、動物庫和微生物生物庫的需求，工作極為龐雜，沒有現(xiàn)成模式參考。
項(xiàng)目建議書和可行性研究報(bào)告，他們修改了20多遍才定稿。這一藍(lán)圖繪制，從總理批示，到2004年獲得國家立項(xiàng)，竟花去李德銖和整個(gè)團(tuán)隊(duì)5年光陰。
其間，吳征鎰院士以耄耋之年，隨時(shí)“盯”著項(xiàng)目進(jìn)展，甚至坐著輪椅和李德銖他們進(jìn)京答辯，一次次把項(xiàng)目往前推進(jìn)。
2004年11月19日，中國西南野生種質(zhì)資源庫正式奠基。但1.48億元的總建設(shè)經(jīng)費(fèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原預(yù)算，錢又是個(gè)難題。
“我們對每一塊工作進(jìn)行重新審議和布置，認(rèn)為種質(zhì)資源庫是利在千秋的事業(yè)，無論如何都要保證質(zhì)量，把每一分錢都花在刀刃上。同時(shí)明確了定期核算，加強(qiáng)財(cái)務(wù)審核制度。”李德銖回憶說，次年3月，主體工程才破土動工，經(jīng)過3年緊鑼密鼓的建設(shè)，2007年2月8日，主體工程順利竣工驗(yàn)收。
“站在巍然屹立的大樓前，我們百感交集。為了這一天，付出了多少的艱辛和努力！”楊湘云回憶說，4月29日那天，剪彩和揭牌儀式舉行，吳征鎰老先生也來了，他笑得像個(gè)孩子。為種質(zhì)資源庫建設(shè)，他懸著的一顆心也終于放下了。老先生叮囑項(xiàng)目組，要盡快從國內(nèi)外引進(jìn)相關(guān)專業(yè)人才，做好這一利在千秋、造福人類的事業(yè)，要放眼全國，甚至全世界。
面向前沿研究，共享野生生物種質(zhì)資源
同樣在今年5月22日，基于種質(zhì)資源庫的材料，以及關(guān)于月季基因組和遺傳學(xué)分析，昆明植物研究所、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、北京百邁客生物科技公司等單位提出薔薇科“皮刺儲水”功能新假說的合作成果，在《國家科學(xué)評論》期刊上發(fā)表。
“這項(xiàng)工作不僅促進(jìn)了對月季皮刺發(fā)育遺傳機(jī)理的解析，填補(bǔ)了皮刺早期功能研究的空白，為更好理解植物新性狀產(chǎn)生與維持機(jī)制提供了新視角，更有助于月季生物學(xué)的發(fā)展和新種質(zhì)培育。”云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院唐開學(xué)研究員說。
近年來，結(jié)合新一代測序技術(shù)的發(fā)展，針對核心DNA條形碼在一些類群中鑒定率不高的問題，他們提出DNA條形碼2.0的概念；通過二代測序技術(shù)體系的建立和完善，解決了高度降解樣本的建庫測序技術(shù)難題；完成稻屬7個(gè)物種基因組計(jì)劃，在國際上首次構(gòu)建了多達(dá)8個(gè)水稻及其近緣物種的比較與進(jìn)化基因組學(xué)研究框架，為我國和世界水稻科學(xué)家高效地發(fā)掘與利用野生稻種質(zhì)資源奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
“野生生物種質(zhì)資源的共享服務(wù)，也是我們的一個(gè)重要方向。”蔡杰介紹，目前，依托種質(zhì)庫建設(shè)的“國家重要野生植物種質(zhì)資源庫”，已成為我國30個(gè)國家生物種質(zhì)與實(shí)驗(yàn)材料資源庫之一。
“種質(zhì)庫必將在我國生物戰(zhàn)略資源保護(hù)和未來國際生物產(chǎn)業(yè)競爭中發(fā)揮重要作用，并對國際生物多樣性的保護(hù)起到重要而深遠(yuǎn)的影響。”李德銖說。
親歷者說
楊湘云：很幸運(yùn)能隨種質(zhì)資源庫一起成長
趙漢斌
1999年6月28日，楊湘云從英國皇家植物園邱園完成了近4年的種子儲藏生理學(xué)學(xué)業(yè)，獲得博士學(xué)位。隨后她回國參與了中國西南野生生物種質(zhì)資源庫項(xiàng)目建設(shè)的全程。
圖片來源：科技日報(bào)記者 趙漢斌/攝
從籌劃到建設(shè)，再到成功運(yùn)營，作為總工藝師和原保藏中心負(fù)責(zé)人，她有太多的記憶和感悟。
“參加種質(zhì)庫建設(shè)和運(yùn)行工作歷時(shí)22年，我雖然時(shí)常感到很辛苦很累，但同時(shí)感到非常幸運(yùn)，自己能參加這么重要的工作，并遇到支持和信任自己的領(lǐng)導(dǎo)和團(tuán)結(jié)友愛認(rèn)真工作的同事們。”楊湘云說。
站在這個(gè)平臺上，她也被賦予了很好的機(jī)會，與國際國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)頻密交流，學(xué)到很多關(guān)于戰(zhàn)略種質(zhì)資源及其保護(hù)相關(guān)知識；并且還要與院所不同部門和院外機(jī)構(gòu)等協(xié)調(diào)破題，得到很多鍛煉——“此前我?guī)缀鯖]有做過類似工作，也得到了幾乎所有人的支持幫助”。
回顧過往，楊湘云最衷心感謝的，還是當(dāng)年一起參加項(xiàng)目前期工作組的成員，大家曾一起披荊斬棘，一往無前。
說起為什么選擇在云南建設(shè)這樣的科學(xué)裝置，楊湘云說，中國西南山地西起藏東南，橫穿川西地區(qū)，向南延伸至云南北部和中部，這里氣候類型多樣，地形復(fù)雜，孕育了豐富的生物資源。這里有16201種高等植物物種，其中48%為中國特有的植物，而且29%為該地區(qū)特有，是享譽(yù)全球的“植物王國”，同時(shí)它也是全球34個(gè)生物多樣性最豐富、受到威脅最嚴(yán)重的地區(qū)之一，寶貴的動植物資源亟待保護(hù)。保護(hù)好云南及周邊的地區(qū)、青藏高原的生物種質(zhì)資源，是我國生物多樣性保護(hù)事業(yè)的重中之重。
“它建在生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)，跟世界上其他的大庫完全不一樣。其意義在于可以更好地服務(wù)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民福祉。”楊湘云強(qiáng)調(diào)，這里生活著20多個(gè)少數(shù)民族，占云南總?cè)丝诘娜种?，不少少?shù)民族具有豐富的植物利用知識，但這些知識通常是以言傳身教的方式進(jìn)行。受經(jīng)濟(jì)全球化和現(xiàn)代化的沖擊，許多知識目前正面臨著失傳的危險(xiǎn)，因此在收集保存植物資源的同時(shí)，學(xué)者們還可以通過調(diào)查這些傳統(tǒng)植物利用知識，進(jìn)行搶救性收集和保護(hù)。
談及種質(zhì)資源庫的安全性，楊湘云頗為自豪。“昆明元寶山山頂海拔1958米，即使未來全球氣候持續(xù)變暖或發(fā)生其他災(zāi)難性地質(zhì)事件，這座寶庫也會巍然屹立。”
來源：科技日報(bào) 文中圖片除標(biāo)注外均由昆明植物研究所提供
