中國打造世界第二大“末日種子庫”：中國西南野生生物種質資源庫-觀科技

2015年9月，位於挪威北極地區“植物諾亞方舟”——斯瓦爾巴全球種子庫——在建成７年多後首次提取種子備份，這一申請來自戰火中的敍利亞。斯瓦爾巴全球種子庫儲存着來自全球各地數十萬份植物種子的“備份”，以防人類賴以生存的農作物因災難而絕種。科學家對這座“植物諾亞方舟”將要應對的“災難”的設定，包括自然災害、疫病、戰爭，甚至“世界末日”。

那麼中國有沒有這樣一座“末日種子庫”呢？如今我們可以欣慰地回答：有！這就是中國的大科學工程——中國西南野生生物種質資源庫（簡稱種質資源庫）。據中國科學報報道，日前，“十八大以來中科院創新成果展”正在北京舉行，種質資源庫也在此展出，受到各界的廣泛關注。

3月9日，一名工作人員在野生生物種質資源庫博物館內查看種子標本。（圖片來源東方IC）

中國西南野生生物種質資源庫位於昆明北郊黑龍潭的中國科學院昆明植物研究所裏，這裏保存着來自國內外的大量野生植物種子，三萬多種植物以及豐富的動物種質資源在這裏得以“多世同堂”。這裏是中國第一座國家級野生生物種質資源庫，也是目前亞洲最大、世界第二大的野生植物種質庫。

倡議創立這座“種子保險庫”的，是已故著名植物學家，中國科學院院士吳徵鎰先生。中國野生植物資源豐富。“一個物種影響一個國家的經濟，一個基因關係到一個國家的興盛。”

雜交水稻的成功培育，除了袁隆平等科研人員的艱苦努力，離不開“天幫忙”——天然存在的雄性不育水稻，讓水稻雜交實驗成為可能。隨着人類活動的影響等因素，不少野生物種正在走向瀕危。“有很多物種，人類還沒來得及搞清楚它的作用，就因為人類的影響而消失了。”中國西南野生生物種質資源庫主任李德銖介紹。

種質資源也稱為遺傳資源，是指包含生物全部遺傳信息、決定生物各種遺傳性狀和特徵的資源。這些資源既存在於現有栽培植物和家養動物中，也存在於野生生物的物種中。

野生生物種質資源庫是用於採集和保存珍稀、瀕危、特有的物種，這座資源庫從概念形成到竣工歷時8年，於2005年開工建設，2009年11月24日設施通過國家驗收，標誌着我國唯一的國家級野生生物種質資源庫項目建設全面完成。根據“邊建設、邊運行”的原則，2007年4月中國西南野生生物種質資源庫主體工程竣工後開始投入試運行。

中國西南野生生物種質資源庫是目前世界上僅有的兩個按國際保存標準建設的保藏設施之一，曾入選中國十大科技進展項目。

保存種質資源，並非保護一個物種那麼簡單。充分挖掘，往往能夠產生巨大的經濟價值。新西蘭“奇異果”，源自原產中國的獼猴桃；佔據中國市場90%份額的香水月季，源自原產中國的野生月季；原產中國的野生大豆，經美國改造為轉基因大豆後，又迅速佔據了中國大豆市場。

“種質資源庫不僅保存植物種子，也是我國搶救性收集和保存野生植物離體材料、DNA、動物細胞和微生物菌株等遺傳材料的重要裝置。目前，種質資源庫開展工作已有十年，它已搶救性收集和保存了各類種質資源20305種、210444份”，中科院昆明植物所所長孫航日前表示。

種質庫大樓。（圖片來自發改委網站）

種質庫温室（圖片來自發改委網站）

十年來，種質資源庫已搶救性收集和保存的各類種質資源中，處於核心地位的植物種子資源為229科9484種71232份，佔到中國種子植物種類的32％，包括4000種13178份中國特有植物種子，數千種重要農作物野生近緣種種子，近百種442份珍稀、瀕危植物種子。

“尤其要説的是，中科院昆明植物所將立足中國西南作為辦所方針，目前已收集保藏了來自青藏高原的15337份種子，經過幾十年的努力，青藏高原植物種質資源“家底”基本摸清”，孫航介紹，此外，通過與英國和國際混農林業中心的國際合作，他們還收集保藏了來自世界上45個國家的1197份重要植物種子。

作為重大科學工程， 種質資源庫有哪些重要作用呢？孫航介紹，首先，這是一座中國生物資源的貯藏寶庫。目前，該種質庫是亞洲最大的野生生物種質資源“諾亞方舟”，成為了與英國千年種子庫、挪威斯瓦爾巴全球種子庫等齊名的全球植物多樣性保護翹楚，在國際生物多樣性保護行動中佔據着舉足輕重的地位。

因為種質資源的獨特價值，不少國家很早就開始建立種質資源保存系統。早在1946年，美國就建立了國家植物種質系統；1997年，英國投資8000萬英鎊啓動了千年種子庫項目；2008年，挪威修建了“世界末日種子庫”，即斯瓦爾巴德全球種子庫，用以儲存農作物種子，確保未來糧食供應。截至2010年，聯合國糧農組織的統計資料顯示，目前全世界有近1750座種質庫，收集保存的農業和糧食植物種質資源已達740萬份。

與英國“千年種子庫”、挪威“諾亞方舟”種子庫、美國NPGS的種子庫和RIKEN細胞庫等國際一流的種質庫相比，中國西南野生生物種質資源庫是唯一建立在“生物多樣性熱點地區”的種質資源庫，並具有綜合性（種子庫、離體庫、DNA庫、動物庫、微生物庫等兼備）和高效性等優點。

“其次，它為推動我國生物多樣性的研究，為我國履行《生物多樣性公約》提供堅實後盾”，孫航介紹説，植物分類學是認識、利用植物最基礎的學科，依託種質資源庫，在國家自然科學基金重大項目、科技基礎性工作專項等支持下，我們針對青藏高原薄弱地區開展了進入採集與研究工作，一方面培養了研究隊伍，更為重要的是將植物分類學與信息技術充分結合，率先啓動並引領中國野生植物DNA條形碼研究，提出國際核心DNA條形碼新標準。

“第三，是構建起我國新型的植物百科全書式智能植物誌”，孫航表示，通過十年的努力，我們已建成智能植物誌核心新元素的DNA條形碼庫，收錄我國近萬種重要植物12萬個DNA條形碼及其物種相關信息；適應測序技術快速進步和植物學發展新要求，提出基於基因組大數據認知植物的iFlora2.0新理念。通過iFlora精準鑑定裝置，我們可以非常精確的確認一個植物具體是哪一個物種，而不是大概是哪一類植物，從而為植物精準鑑定、司法鑑定等提供了依據。

“此外，種質資源庫也推動了我國植物學相關領域學科的發展”，孫航介紹，經過79年的積累，中科院昆明植物所已建成中國最大的天然化合物庫，總體庫存量高達10000個，這些是我國創新藥物研發的重要戰略儲備。同時，我們深入開展重要野生植物的發掘與利用，推動種質資源利用和產業發展，在植物新品種選育，特別是兜蘭新品種量產上實現了突破。未來隨着研究的深入，種質資源庫將會發揮更大的作用。

中國西南野生生物種質資源庫的官方網站

種子每隔5到10年出庫重新檢驗

一粒種子從野外採集回來，需要經歷鑑定、簽收登記、初乾燥、清理、X光檢測、二次乾燥、分裝入庫、萌發實驗等步驟，並且每隔5至10年要取出樣品出庫重新檢驗一遍，以確保它們還能發芽。

“有次採集火麻樹種子，樹枝上的毒刺讓我們所有人手臂紅腫，刺痛好幾天才消失。”種子採集員蔡傑此前在接受媒體採訪時説，野外採集危險不少，遇到過野獸、毒蛇，被紅火蟻、山螞蟥、馬蜂咬就是家常便飯了。像他一樣的專職採集員，一年大概要在野外採集100多天。

公路鋪設和水電站建設等導致越來越多的野外植物生存受到威脅，採集員們必須和工程建設賽跑。“現在優先採集公路到達區的種子，一來方便採集，二來這些地區植物面臨的威脅大，需要搶時間。”

採集種子有很多講究，一般要求每種植物採集最少2500粒，最佳為2萬粒左右。但是要保證採集量不超過原產地種子的20%，避免破壞植物的種羣結構。有時，為了採集到足夠量的種子，他們不得不從山腳採到山頂。

“為了保證種子質量，晚上回到駐地時，經常需要將採集到的種子拿出來攤晾，如果第二天需要轉移到另一個地方採集，早上出發前需要將攤晾開的每一份種子打包收好，每次光將種子攤開或分類打包就需要個把小時。”蔡傑説。

採集回的種子並不能馬上入庫，首先需要乾燥並清理，工作人員會用篩網一遍遍地脱離並過濾掉果皮、去掉空癟種子和殘渣。常與蔡傑一同採集種子的張挺介紹，實驗室配備了設備，但大多數時候為了儘量減少對種子的損壞，手工清理幾乎是唯一的選擇。“另外，有些種子很小，像蘭科植物的種子就幾微米大小，機械清理容易造成種子浪費。”

為了保證入庫種子數達標，還需要對種子進行計數。“種子計數可不能靠一顆顆數，我們抽取部分種子稱重，得出種子的平均重量，通過稱重來確定種子粒數。”種子管理員何華傑説。

稱重過後的種子就會進入主幹燥間，在温度15攝氏度、濕度15%的環境中待滿一個月後，種子的含水量可以降到5%左右，在低温、乾燥狀態下，種子會進入“休眠期”，達到進入種子庫的條件。

不管春夏秋冬，種子庫都保持零下20攝氏度的恆温，在這裏，種子可以存活幾十年甚至上千年。

為了確保種子有活力，每隔5年或10年，會進行一次種子萌發實驗。辛苦採集的種子萌發成的小苗並不會被浪費，“我們會將萌發的小苗發到研究所的網站上，植物園和研究組都可以申請使用，昆明植物園中的不少植物就是來自種子庫。”楊娟説。

3月9日，工作人員在第一次乾燥室內工作。（圖片來源東方IC）

“我們遵循3E標準，即Endangered（瀕危）、Endemic（特有）和Economically important（經濟價值重要）。”李德銖説，其中“特有”不光是指中國特有，還包括狹域特有，如玉龍雪山、高黎貢山特有的物種。遵循這一標準，國家一、二級珍稀瀕危植物如喜馬拉雅紅豆杉，中國特有的珙桐、滇桐等被優先保存。

綜合中國科學報、人民日報、發改委網站等報道