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极速飞艇计划冷冻种子防植物灭绝?建种子银行

  “种子银行”,即通过脱水低温冷冻方式保存植物种子的仓库,一直被誉为是保存植物多样性的“诺亚方舟”

  在这其中,位于英格兰南部的邱园(KEW Gardens),即英国皇家植物园中的“千年种子银行”是其中最大、保存物种最多样化的一座。它由查尔斯王子及植物学家们于2000年牵头成立,是目前全球最大、保存物种最多样化的种子银行,保存的种子数量超过20亿颗,理论上保存期限可以长达数千年

  而这其中的种子,正是来自英国皇家植物园和中科院昆明植物研究所的共同成果

  在建立之初,科学家便希望能借此为这个星球上高度复杂的植物生命体保存活体档案,以防战争和生物入侵等极端情况

  但现在,这艘植物种子世界的“诺亚方舟”,似乎遭遇了难以逾越的礁石。据《每日电讯报》报道,11月2日最新出版的《自然植物》(Nature Plants)期刊论文指出,英国皇家植物园“千年种子银行”的科学家发现,有多达36% “极度濒危”物种种子无法忍受脱水冷冻的过程,这意味着它们将无法通过传统的“种子库”形式进行保存

  “超低温种子保存是新一代植物离体保存技术,有安全性高的特点,也有一些经济技术指标的限制,目前大多处于实验室研究阶段,尚未得到大规模推广。”中国科学院昆明植物研究所所长李德铢告诉红星新闻的记者

  “以为能够用冷冻方式保存所有物种,显然过于天真。”千年种子银行的科学家约翰·迪基表示

  位于英格兰南部的邱园,即英国皇家植物园中的“千年种子银行” ,由查尔斯王子及植物学家们于2000年牵头成立,是目前全球最大、保存物种最多样化的种子银行。查尔斯王子还曾盛赞其为比黄金储备更珍贵的贮藏所,“因为它收集的,正是生命本身”

  对于英国和世界,这座种子银行无疑都具有深刻的含义。在2010年世博会上,英国馆的蒲公英造型建筑也与这座千年种子银行息息相关——这座蒲公英建筑的每一条触须顶端都存储着一颗植物的种子,包括传统的农作物小麦、玉米,还有咖啡和茶叶,而它们正是来自邱园的“千年种子银行”和中国科学院昆明植物研究所

  ▲2010年世博会英国馆,蒲公英形状的建筑中存储着植物种子 图据世界建筑新闻

  在种子银行中,种子被储存在-20°C左右的地下室内,保存期限可达上千年,以避免它们从地球上灭绝。在储存之前,它们都必须经过严格的收集及干燥过程,确保它们能够在较长时间内不变质

  邱园“千年种子银行”建立之初曾经设定的目标是,到2010年前收集全球植物物种的10%,2020年前达到20%,前一个目标已经顺利完成。而到目前为止,千年种子库已经拥有近4万种野生植物和它们的超20亿颗种子

  但是,眼看这一数字在不断上涨,英国皇家植物园科学家们却发现,一个日益严峻的问题正摆在他们的眼前——最新发布的论文中指出,全球范围内“极度濒危”的植物中,36%的种子类型属于 “顽拗型种子”。这意味着,这些植物的种子无法在干燥和深度冷冻的过程中存活下来; 33%树种的种子也属于“顽拗型”

  实际上,在此之前,科学家曾经对“顽拗型种子”的数量进行了估算,得出的结果相对乐观,估计全世界约有8%的植物种子属于“顽拗性种子”。然而,这项最新研究则警告称,这个数字只是全球所有植物平均后得到的数字,如果将范围缩小到濒危,甚至极度濒危物种的话,这个数字就会飞速上涨,后者的比例超过三分之一

  不仅如此,热带潮湿森林,如雨林或者云雾林的问题则显得更加严峻——多达半数的该类物种不适合被保存在种子库中

  必须承认的是,目前,“种子银行”仍然是异地保存物种最常用的方法之一。作为一种“保险政策”,它可以防止世界上的植物灭绝,特别是对于那些稀有、有特色或具有经济重要性的植物,这样的保存方式具有深刻意义。“千年种子银行”科学家之一,约翰·迪基在接受采访时表示,目前,通过人为干预保护物种的重要性已经到了前所未有的高度

  “因为,目前的植物正在遭受越来越多的威胁,包括气候、生存环境的变化以及病原体的侵袭,我们必须确保尽其所能去保护那些最重要的以及最受威胁的物种。” 迪基称。而且,相比于在原栖息地进行保存,这种 “异地”保护显然成本更加低廉,可以在最小的空间内保存更多的物种,而且可以保存较长时间

  “如果只放在一个地方,当灾难来临,可能会损失所有的备份。现在已经有这样的例子了。”邱园的创立者之一,英国植物学家保尔·史密斯(Paul Smith)表示,“比如,埃及的种子库在火灾中烧毁,叙利亚的种子库毁于战争,日本的种子库在地震中崩塌。”

  今年5月,挪威末日种子库也因为大量的海水进入隧道口,而开始结冰。“当你把所有风险都背在自己身上,也要冒着‘绝种’的可能。所以,这也证明了为什么我们至少要把种子备份两处。”史密斯说

  但显然,这样的方式并不适用于所有的种子和作物,而这篇新的研究更加凸显出了一个严峻的现实,那就是科学家们此前过高估计了种子库能够保存的物种数量——对于那些最稀有的植物来说,它们更有可能不适用于种子库的方式进行储存

  ▲英国最具代表性的植物之一,橡树。它的种子无法以惯常方式保存在种子库中 图据邱园官网

  为了精确估计问题的严重程度,邱园的两名科学家开发了一套模型来预测物种可能的储存行为。这一分析得出的结论显示,全球植物保护战略(GSPC)的目标,即到2020年将全球75%的濒危植物物种保存在自然栖息地之外,几乎是不可能的。研究人员警告说,此前很多科学家认为的,在其原产地之外,保护热带植物和树木的想法可能有些天真

  鉴于以上的种种问题,将物种以个体形式保留下来的冷冻“方舟”可能并不是万全之策。但好在它仍然具有进步和发展的空间——邱园“千年种子银行”的科学家在论文中指出,要达到2020年将全球75%的濒危植物物种保存在自然栖息地之外的目标,必须要转换思路,采取其他的措施,其中有可能的方法是使用液氮,这种方式为“顽拗型种子”提供了一种潜在的长期储存解决方案

  此前在种子银行中,种子一般保存在-20°C左右的冷藏室内,而低温储藏技术可以将植物种子的胚芽从种子中分离,冷冻于-196°C的液氮中

  目前,千年银行植物园的繁殖实验室还在尝试用试管进行种子的培育。据BBC报道,近日,他们就在试管中“种”出了一棵微型橡树,而橡树种子正是属于难以用常规手段保存的“顽拗型种子”,这株微型橡树的种子所采用的保存技术,正是低温储藏保存

  “这一技术,可以说为保护野生植物免于灭绝上了一道保险。” 实验室人员约翰·迪基表示

  中科院昆明植物研究所,种质资源库负责此项工作的林亮博士告诉红星新闻记者,种质资源库在运行初期就认识到超低温保存的重要性,启动了植物超低温保存技术专项研究

  “经过几年的努力,已经建立了完备的植物超低温保存技术研究体系。”林博士告诉红星新闻记者,“我们优先选择建立了具有重要生态意义、社会经济价值的兰科、木兰科、芸香科、苦苣苔科,以及黑药花科(重楼属)等40余种植物的超低温保存方案。”而这样的努力,与英国方面率先对橡树等代表性植物,尝试进行低温保存的努力不谋而合

  但是,林博士坦言,这种技术并不能完全取代就地保存,也就是原生生态系统(“原栖息地”)的保存

  “根据国内外保护生物学理论研究和保护工作实践,濒危植物的保护应综合考虑就地(in situ)保护和迁地(ex situ)保护方案,以上两类方案相辅相成,不可相互取代。”林博士表示