? ? 碧綠的葉片泛著光澤，在國(guó)家重要野生植物種質(zhì)資源庫(kù)，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)胚性細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)，解決了國(guó)際上公認(rèn)的木蘭科等頑拗型種子保存難題，還讓不少珍稀瀕危野生植物具備了培育成景觀植物的潛力。
零下196攝氏度液氮超低溫保存，極低含水量下種子干燥貯藏，植株根、莖、芽組織細(xì)胞系離體誘導(dǎo)培養(yǎng)……2017年成立的國(guó)家重要野生植物種質(zhì)資源庫(kù)，如今已成為我國(guó)國(guó)家生物種質(zhì)與實(shí)驗(yàn)材料資源重要的收集、保藏、共享、利用中心?？萍贾Γ覈?guó)野生植物種質(zhì)資源保護(hù)、利用更加安全高效。
每一種物種種子入庫(kù)，一般要采集至少2500粒健康飽滿的種子
“沙漠里都萌發(fā)得特別好，為啥帶回種質(zhì)庫(kù)就不長(zhǎng)了？”收集37份胡楊種子，卻只有1份萌發(fā)，這引起了種質(zhì)資源庫(kù)種子管理員何華杰的關(guān)注。
照X光機(jī)、測(cè)種子活性，何華杰發(fā)現(xiàn)，好不容易從沙漠采集回的胡楊種子，早已失活?！把芯堪l(fā)現(xiàn)，為了適應(yīng)沙漠雨季短暫的環(huán)境，胡楊種子萌發(fā)快，失活也快，室溫下也只能活30天左右?！焙稳A杰說(shuō)。
2019年，種子采集員們?cè)俑靶陆杉鷹罘N子時(shí)，專挑剛成熟、還沒(méi)開(kāi)裂散布的果莢；為了提高種子處理效率，將種子和冠毛快速分離，種子管理員們用上了獨(dú)創(chuàng)的適用于楊屬和柳屬種子處理的吸塵器，解決了胡楊種子清理效率低、耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，使胡楊種子可以在失去活力前，實(shí)現(xiàn)快速入庫(kù)，成功保存。
“野生植物物種數(shù)量多，人類利用歷史短、未能全部掌握其特性，部分種子的收集、處理過(guò)程較為特殊?！狈N質(zhì)資源庫(kù)保藏中心主任蔡杰感慨，野生植物種質(zhì)資源保存不易，但意義重大。
每一種物種種子入庫(kù)，一般要采集至少2500粒健康飽滿的種子?！?500粒是‘算’出來(lái)的，也是根據(jù)采集實(shí)踐‘查’出來(lái)的?！辈探芙榻B，恢復(fù)植物種群至少需要50個(gè)成年個(gè)體，按照種子最低10%左右的成苗率，再加上每隔5到10年開(kāi)展萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的耗損，按照200年的保存期限，算出來(lái)應(yīng)該保存2400粒左右健康飽滿的種子。
“整個(gè)種子收集網(wǎng)絡(luò)有超過(guò)百家科研院所、保護(hù)區(qū)和高校參與，為了便于一線工作人員掌握，我們將保存數(shù)量定在了2500粒。”蔡杰說(shuō)。
“這是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和數(shù)據(jù)支持計(jì)算出的最優(yōu)數(shù)量。”蔡杰解釋，保存種子數(shù)量越多，對(duì)單個(gè)物種未來(lái)的恢復(fù)和利用肯定更好。但有些植物野外個(gè)體本身就已經(jīng)很少，過(guò)度采集可能影響植物野外生存；另外，種質(zhì)庫(kù)空間有限，單個(gè)物種種子數(shù)量過(guò)多會(huì)擠占其他植物的空間。
“云南省林業(yè)和草原科學(xué)院在蘭科植物種質(zhì)調(diào)查、活體保存方面有長(zhǎng)期積累和優(yōu)勢(shì)，種質(zhì)庫(kù)則可以在種子干燥低溫保存、萌發(fā)過(guò)程中發(fā)揮更大作用?！辈探苷f(shuō)，2017年，以中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)為主體建設(shè)的“國(guó)家重要野生植物種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺(tái)”，被列為我國(guó)首批國(guó)家科技資源共享服務(wù)平臺(tái)之一。
探索種子保存新方法，攻克一些世界性難題
木蘭科植物種子的保存，是種質(zhì)保存領(lǐng)域公認(rèn)的世界性難題。
絕大多數(shù)種子在經(jīng)過(guò)清理、干燥等常規(guī)處理流程后，就可以保存在零下20攝氏度的冷庫(kù)。但是不少種子比較“嬌貴”，一失水就會(huì)失活，被稱為頑拗型種子，傳統(tǒng)上要保存這類種質(zhì)資源，科研人員往往要先“剝栗子”，將胚從種子里挑出來(lái)，經(jīng)過(guò)處理后，放入零下196攝氏度的液氮中進(jìn)行超低溫保存。
最初，木蘭科植物的種子在業(yè)界被認(rèn)為屬于頑拗型種子?？煞N質(zhì)資源庫(kù)科研人員通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，同為木蘭科的華蓋木，其種子可以干燥至5%的含水量，且干燥后的種子在零下20攝氏度保存6個(gè)月后，活力沒(méi)有明顯下降。
“我國(guó)的植物多樣性很豐富，有很多物種我們尚未進(jìn)行過(guò)深入研究，只憑經(jīng)驗(yàn)或國(guó)外的數(shù)據(jù)容易誤判。”中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所博士胡梟劍說(shuō)，“木蘭科植物在中國(guó)的種類非常豐富，很多物種都是珍稀瀕危的。我們努力進(jìn)行更多研究，確定如何通過(guò)種子保存這些珍貴物種?！?/p>
有些種子難以常規(guī)低溫干燥保存，有些植物很難收集到種子，如何破解這類植物種質(zhì)資源保存難題？選擇根、莖、試管苗及其他微繁殖體或培養(yǎng)物對(duì)野生植物進(jìn)行離體保存，提取DNA后對(duì)植物DNA進(jìn)行低溫保存……“種質(zhì)保存技術(shù)的突破來(lái)自不斷試錯(cuò)和積累，也來(lái)自對(duì)新技術(shù)的研發(fā)?！敝袊?guó)科學(xué)院昆明植物研究所博士林亮，將目光瞄準(zhǔn)了植物胚性細(xì)胞誘導(dǎo)體系的構(gòu)建。
與傳統(tǒng)的組培相比，胚性細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)所需的材料不一定是成熟的種子，植物細(xì)胞或組織分化旺盛的部分，以及莖尖、頂芽等部位都可以?！耙话闱闆r下，一顆種子一個(gè)胚胎一棵苗，但我們誘導(dǎo)出來(lái)的胚性細(xì)胞系可以在試管等離體條件下培養(yǎng)出許多胚，從而快速繁育更多植株?！绷至琳f(shuō)，“使用誘導(dǎo)技術(shù)培養(yǎng)出來(lái)的苗木生長(zhǎng)速度顯著快于使用種子，并且苗木不帶有病原體，未來(lái)在農(nóng)藝、園藝等方面應(yīng)用潛力巨大。”
“今后需要進(jìn)一步評(píng)估使用誘導(dǎo)技術(shù)培育出來(lái)的苗木的遺傳背景、遺傳多樣性等信息，方便后續(xù)研究和利用。”蔡杰介紹，到2020年底，國(guó)家野生種質(zhì)資源庫(kù)儲(chǔ)存入庫(kù)的資源規(guī)模達(dá)1.3萬(wàn)種12萬(wàn)余份。
合理利用、發(fā)展產(chǎn)業(yè)，更好保護(hù)植物野外種質(zhì)資源
從最開(kāi)始守護(hù)高山植物，到如今建立種質(zhì)資源庫(kù)、活體庫(kù)、超低溫冷藏設(shè)施，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所麗江高山植物園主任許琨說(shuō)：“不多干點(diǎn)事兒，對(duì)不起咱這兒豐富的生物資源?！痹谠颇鲜】茖W(xué)技術(shù)廳支持下，麗江高山植物園“滇西北重要野生植物種質(zhì)資源發(fā)掘利用”項(xiàng)目正有序推進(jìn)，綠絨蒿、報(bào)春等一大批植物的應(yīng)用潛力正在被發(fā)掘。
經(jīng)過(guò)20余年積累，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所秋海棠研究團(tuán)隊(duì)收集了170種秋海棠植物。昆明植物研究所研究員李愛(ài)榮說(shuō)，保護(hù)優(yōu)先、合理利用，能促進(jìn)野外種質(zhì)資源的保護(hù)。觀賞價(jià)值高的植物面臨的采挖壓力大，這些植物利用潛力也大；遷地栽培和保育是保護(hù)秋海棠野生種質(zhì)資源的重要途徑，唯有加強(qiáng)科技研發(fā)，才能很好挖掘植物的利用潛力。
“可持續(xù)利用，有助于珍稀瀕危植物的保護(hù)?！苯?jīng)過(guò)20多年努力，長(zhǎng)期致力于蘭科植物研究保護(hù)的昆明植物研究所研究員張石寶和研究團(tuán)隊(duì)，突破兜蘭產(chǎn)業(yè)化栽培關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)出了高效的兜蘭新品種選育技術(shù)，培育出兜蘭新品種21個(gè)。
張石寶團(tuán)隊(duì)不斷探索花芽發(fā)育過(guò)程及成花誘導(dǎo)因素，研發(fā)出兜蘭的花期調(diào)控技術(shù)，讓兜蘭在重要節(jié)日批量開(kāi)花成為現(xiàn)實(shí)，為未來(lái)訂單式生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。如今，兜蘭新品種和技術(shù)成果已經(jīng)在企業(yè)示范推廣，種植規(guī)模超過(guò)200萬(wàn)株。
“野生植物蘊(yùn)藏的種質(zhì)資源，為新品種選育、老品種改良提供了不可或缺的材料，技術(shù)的合理利用又可以推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，減少野外種質(zhì)資源無(wú)序采挖，從而更好保護(hù)植物的野外種質(zhì)資源?！睆埵瘜氄f(shuō)。
