拯救植物中的“大熊貓”——百山祖冷杉

□撰文/甘 輝

百山祖冷杉是松科常綠喬木，枝條平展、輪生，葉螺旋狀排列，雌雄同株，球果直立、圓柱形、有短梗，是最珍稀、極度瀕危的植物。百山祖冷杉是第四紀(jì)冰川期遺留下來(lái)的植物，是我國(guó)特有古老殘遺植物，有“植物活化石”和“植物大熊貓”之美稱，對(duì)研究古氣候、古地質(zhì)變遷、古生物、古植被以及植物區(qū)系均有重要意義。由于這種植物非常古老，再加上環(huán)境因素和物種本身內(nèi)在因素，拯救繁育它一直是科學(xué)界的大難題。

瀕臨滅絕的物種

目前，全世界自然生長(zhǎng)的百山祖冷杉僅有3株，分布在浙江慶元百山祖海拔17 00米左右的南坡。19 87年，國(guó)際物種保護(hù)委員會(huì)將百山祖冷杉列為世界最瀕危的12種植物之一；19 99年，國(guó)務(wù)院將其批準(zhǔn)列為國(guó)家I級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。

探究百山祖冷杉瀕臨滅絕的主要原因，可歸納為：全球氣候變遷，其分布區(qū)向高緯度和高中海拔山地退縮；人類開(kāi)發(fā)活動(dòng)及森林火災(zāi)使冷杉分布區(qū)的“孤島”面積更為縮小；物種之間生存競(jìng)爭(zhēng)激烈；多雨的小氣候，土壤淋浴作用強(qiáng)烈，造成土壤貧瘠，百山祖冷杉積聚養(yǎng)分以開(kāi)花結(jié)實(shí)的間隔期長(zhǎng)，難得開(kāi)花；百山祖冷杉種群內(nèi)部變異分化，形成性別分離和個(gè)體生態(tài)差異；百山祖冷杉種群個(gè)體太少，可孕性極差，自然有性繁殖十分困難，常規(guī)人工無(wú)性繁殖也很困難。可見(jiàn)，百山祖冷杉瀕危有環(huán)境因素，也有物種本身內(nèi)在因素，若仍任其自然演變，很難避免物種滅絕的發(fā)展趨勢(shì)。

漫長(zhǎng)的科學(xué)探究

自上世紀(jì)70年代開(kāi)始，如何挽救這種美麗而高貴的植物就成了科學(xué)界的熱門(mén)話題之一。19 76年，科學(xué)家對(duì)百山祖冷杉進(jìn)行野生植株自然結(jié)實(shí)種子繁殖，未獲成功；19 78年，采用日本冷杉作砧木，嫁接成活4株；同年，用ABT生根粉的特殊藥劑處理扦插試驗(yàn)，雖成活20 0余株，但5年后全部枯死；19 79年至19 86年，又以圍土劈接法和髓心形成層對(duì)接法，異砧嫁接成活14株；19 90年，又嫁接成活40株，仍然難得開(kāi)花；19 91年至19 94年，對(duì)嫁接植株采用人工授粉進(jìn)行種子繁殖，共成活72株，卻生長(zhǎng)不良。

眼看著那3株百山祖冷杉在17 00米的高山上，孤獨(dú)地頂著寒暑和風(fēng)雪，變得越來(lái)越老態(tài)，而現(xiàn)代科技無(wú)能為力時(shí)，有些學(xué)者哀嘆：“百山祖冷杉已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境?！?/p>

迎來(lái)科技的曙光

20 09年，浙江省林科院科技人員在省基金項(xiàng)目、歸國(guó)人員專項(xiàng)、日本豐田財(cái)團(tuán)專項(xiàng)等項(xiàng)目的支撐下，開(kāi)始進(jìn)行較為系統(tǒng)的百山祖冷杉全光自控噴霧扦插繁殖技術(shù)研究和百山祖冷杉遺傳活力恢復(fù)機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。研究發(fā)現(xiàn)種子不能成苗和幼苗生長(zhǎng)不良的主要原因是由于母本稀少而引起自花授粉機(jī)遇增加，導(dǎo)致種子遺傳基礎(chǔ)衰退；扦插苗枯死的主要原因是由于母本的衰老。因此，如何恢復(fù)和得到充滿生命活力的種子，從根本上改變遺傳基礎(chǔ)衰退的現(xiàn)狀是拯救百山祖冷杉的關(guān)鍵所在。

找出了問(wèn)題的根源，省林科院科技專家組一次次冒著風(fēng)雪，頂著烈日，前往海拔17 00米的百山祖冷杉生長(zhǎng)地開(kāi)展研究活動(dòng)。通過(guò)種種試驗(yàn)，反復(fù)對(duì)比、總結(jié)創(chuàng)新，采用日本冷杉作為砧木嫁接，把重新長(zhǎng)出來(lái)的新枝作為插穗，配合最佳激素處理。這樣，新枝的生根率竟然達(dá)到79%以上，最長(zhǎng)根達(dá)10厘米。同時(shí)，這一技術(shù)還保證有效地利用十分有限的百山祖冷杉插穗資源。

截至20 09年年底，省林科院科技專家組相繼開(kāi)展百山祖冷杉開(kāi)花促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)、異砧嫁接技術(shù)、扦插生根促進(jìn)技術(shù)、木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)研究等，成果解決了百山祖冷杉在開(kāi)花結(jié)實(shí)、生根繁殖、遺傳活力恢復(fù)等方面的技術(shù)瓶頸，成功繁育了80 0多株生長(zhǎng)健壯的實(shí)生苗。

“誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的成功為百山祖冷杉擴(kuò)大應(yīng)用提供了強(qiáng)勁的科技支撐，通過(guò)挑選適應(yīng)低海拔的百山祖冷杉基因型，通過(guò)我們已經(jīng)成功的繁育技術(shù)，把它擺上杭州人家的窗臺(tái)，這很有可能?！笔×挚圃嚎萍紝＜易孕诺卣f(shuō)。

百山祖冷杉無(wú)性繁殖技術(shù)及開(kāi)花促進(jìn)技術(shù)研究的成功保證了百山祖冷杉種子園的建立和投產(chǎn)，解除了百山祖冷杉瀕臨滅絕的現(xiàn)狀，充分發(fā)揮了浙江特色的百山祖冷杉的研究?jī)r(jià)值和經(jīng)濟(jì)潛力。百山祖冷杉遺傳活力恢復(fù)機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)為百山祖冷杉種群的恢復(fù)創(chuàng)立了切實(shí)可行的方法，填補(bǔ)了百山祖冷杉進(jìn)化問(wèn)題、保護(hù)價(jià)值問(wèn)題及植物變遷等方面空白，使百山祖冷杉得到了有效恢復(fù)，也為瀕危物種的保護(hù)創(chuàng)立了新的思路。