中國“種子方舟”：為野生生物建一個安全的“家”

隨着現代農業和生物技術的迅猛發展，利用種質資源有目的地改良動植物的性狀與品質，為人類解決糧食、健康和環境等重大問題提供了潛在的可能性。

——李德銖 中國科學院昆明植物研究所研究員、中國西南野生生物種質資源庫主任

“僅2020年，就在雲南發現了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個月中，又發現了50多個動植物新種！”雲南省生態環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。當天《雲南新物種新記錄種名錄（1992—2020）》發佈。

在雲南昆明北郊，元寶山山頂的密林裏，隱藏着一座低調而神秘的大國重器——中國西南野生生物種質資源庫，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、重要經濟作物和新發現物種提供了一個安全的“家”。

截至今年2月25日，這座“寶庫”已保存植物種子10601種85046份，佔我國有花植物物種總數的36%；植物離體培養材料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份動物種質資源等，是亞洲最大的野生生物種質資源庫，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的領跑者。

風中飄搖，野生生物需要一座“方舟”

“種子是植物延續生命的載體，同時也是植物向外傳播和擴散的載體。它也是植物最為複雜的器官之一。”種子生理學博士，中國科學院昆明植物研究所正高級工程師、種子生理學研究組執行組長楊湘雲告訴記者，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原料，還創造出了適於人類居住的環境。

但人類不合理的開發，打破了自然界的平衡，氣候變化以及過度採集、環境污染、外來植物入侵等因素交織，導致物種喪失，正釀成全球性的生態危機。植物多樣性正以過去地質時期數百倍的速度快速散失。

2010年全球調查報告顯示，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、瀕危或易危。“這將進一步導致與之相關的生態系統服務功能，如食物、燃料、生化產品、纖維等供給大幅下降，並最終影響到人類的生存和可持續發展。”楊湘雲説。

而在我國，有10.9%的高等植物處於瀕危或受威脅狀態。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。也就是説，中國要以全世界10%的耕地，養活世界上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，通過育種提高現有作物的產量，滿足人們對糧食的需求？答案就在糧食的野生近緣種身上。”中國科學院昆明植物研究所研究員、中國西南野生生物種質資源庫主任李德銖説，種質資源有時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。隨着現代農業和生物技術的迅猛發展，利用種質資源有目的地改良動植物的性狀與品質，為人類解決糧食、健康和環境等重大問題提供了潛在的可能性。

野生植物在數百萬年間的進化過程中，積累了各種不同的遺傳變異，藴藏着許多栽培作物所不具備的優良基因，如抗病蟲性、抗逆性、優良品性、細胞雄性不育和豐產性等，是非常好的一種材料。

20世紀末，我國著名植物學家、中國科學院院士、昆明植物研究所名譽所長吳徵鎰，早已敏鋭地洞見了這一切。

1999年，已83歲高齡的吳徵鎰先生，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，他提筆給時任國務院總理朱鎔基寫了一封信，詳細闡述了在我國生物多樣性最為豐富的雲南建設一座野生生物種質資源庫的緊迫性和必要性。他寫道：“這是中國生物技術產業全球競爭的戰略重點，是國家利益所在。這個重要的事情不能再拖下去了。”

這封信得到了朱鎔基同志的高度重視。他於8月15日作出批示，支持吳徵鎰院士的提議，並委託原國家發展計劃委員會調研論證，從而促成了中國西南野生生物種質資源庫的誕生。

八年謀劃建設，終成大國重器

“保護植物多樣性的方法很多，但種子庫具有就地保護和其他辦法所不能比擬的許多優點。”李德銖説，國際通用的種子庫標準是將種子乾燥到5%左右的水分含量，然後密封保存在-18℃的環境中，可較大範圍、較長時間保護植物多樣性，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℃的冷庫乾燥保存條件下，它們可以待上3000多年，而棉花種子甚至可活6.7萬年之久。”種質資源庫種質保藏中心主任蔡傑博士説。

但建設這樣一座寶庫，殊為不易。

“為了拿出優秀的規劃方案，我們可謂費盡心思。”當年負責項目建設總體任務的李德銖研究員説，結合國情和“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，沒有現成模式參考。

項目建議書和可行性研究報告，他們修改了20多遍才定稿。這一藍圖繪製，從總理批示，到2004年獲得國家立項，竟花去李德銖和整個團隊5年光陰。

其間，吳徵鎰院士以耄耋之年，隨時“盯”着項目進展，甚至坐着輪椅和李德銖他們進京答辯，一次次把項目往前推進。

2004年11月19日，中國西南野生種質資源庫正式奠基。但1.48億元的總建設經費，遠遠低於原預算，錢又是個難題。

“我們對每一塊工作進行重新審議和佈置，認為種質資源庫是利在千秋的事業，無論如何都要保證質量，把每一分錢都花在刀刃上。同時明確了定期核算，加強財務審核制度。”李德銖回憶説，次年3月，主體工程才破土動工，經過3年緊鑼密鼓的建設，2007年2月8日，主體工程順利竣工驗收。

“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！”楊湘雲回憶説，4月29日那天，剪綵和揭牌儀式舉行，吳徵鎰老先生也來了，他笑得像個孩子。為種質資源庫建設，他懸着的一顆心也終於放下了。老先生叮囑項目組，要儘快從國內外引進相關專業人才，做好這一利在千秋、造福人類的事業，要放眼全國，甚至全世界。

面向前沿研究，共享野生生物種質資源

同樣在今年5月22日，基於種質資源庫的材料，以及關於月季基因組和遺傳學分析，昆明植物研究所、雲南省農業科學院、北京百邁客生物科技公司等單位提出薔薇科“皮刺儲水”功能新假説的合作成果，在《國家科學評論》期刊上發表。

“這項工作不僅促進了對月季皮刺發育遺傳機理的解析，填補了皮刺早期功能研究的空白，為更好理解植物新性狀產生與維持機制提供了新視角，更有助於月季生物學的發展和新種質培育。”雲南省農業科學院唐開學研究員説。

近年來，結合新一代測序技術的發展，針對核心DNA條形碼在一些類羣中鑑定率不高的問題，他們提出DNA條形碼2.0的概念；通過二代測序技術體系的建立和完善，解決了高度降解樣本的建庫測序技術難題；完成稻屬7個物種基因組計劃，在國際上首次構建了多達8個水稻及其近緣物種的比較與進化基因組學研究框架，為我國和世界水稻科學家高效地發掘與利用野生稻種質資源奠定了科學基礎。

“野生生物種質資源的共享服務，也是我們的一個重要方向。”蔡傑介紹，目前，依託種質庫建設的“國家重要野生植物種質資源庫”，已成為我國30個國家生物種質與實驗材料資源庫之一。

“種質庫必將在我國生物戰略資源保護和未來國際生物產業競爭中發揮重要作用，並對國際生物多樣性的保護起到重要而深遠的影響。”李德銖説。