地方性種質(zhì)資源保護中的問題與挑戰(zhàn)研究

沈艦帆

摘要：針對植物種質(zhì)資源存儲來說，特別是種子庫存儲是各地遷地保護手段中最節(jié)約資金的一種方式。通過對不計其數(shù)物種的科學(xué)存儲，種子庫為有效減輕物種的滅絕以及氣候變化對生物多樣性的干擾起到了不容小覷的作用。鑒于此，本文首先闡述了全球植物多樣性現(xiàn)狀，接著圍繞著地方性種質(zhì)資源保護中的問題與挑戰(zhàn)展開論述，旨在可以和相關(guān)人士互相交流學(xué)習(xí)，供以借鑒。

關(guān)鍵詞：種子庫保存；遷地保護；問題與挑戰(zhàn)

從過去30年的發(fā)展歷程來看，我國是世界上經(jīng)濟增長速度最快的國家，顯然這樣會在很大程度上面臨經(jīng)濟快速發(fā)展對周圍環(huán)境以及生物多樣性的挑戰(zhàn)；不僅如此，中國還是一個生物多樣性豐富的地區(qū)，所以植物多樣性保護問題已然成為當(dāng)前相關(guān)人士重點關(guān)注的焦點。

一、全球植物多樣性現(xiàn)狀

結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，全球大概有不到50%的維管植物分布在25個生物多樣性熱點地區(qū)。但這些地區(qū)的使用面積僅占據(jù)地球陸地面積的1.4%。Mi Rermeier等研究人員認(rèn)為現(xiàn)階段全球一共有34個生物多樣性熱點地區(qū)，其中包含我國的橫斷山地區(qū)。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看，我國的生物多樣性非常豐富，大概存在3l000多種維管植物，其中包含以下兩個方面：一方面是許多經(jīng)歷了中新世氣候變化的植物；另一方面是更新世的冰川活動而活下來的植物。我國的橫斷山地區(qū)是維管植物比較密集的地區(qū)，是全球溫帶植物特有物種分布茂盛的地區(qū)，同時也是殼斗科、木蘭科等相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的分布地區(qū)，但是了解種子生物學(xué)的人數(shù)卻屈指可數(shù)。隨著我國國民經(jīng)濟水平的提高，顯然這樣也會在很大程度上面臨經(jīng)濟快速發(fā)展對周圍環(huán)境以及生物多樣性的威脅與挑戰(zhàn)，特別是對一些瀕危物種威脅更為突出。所以，保護行動，不管是針對就地保護來說，還是遷地保護而言，在我國乃至全世界都具有非常重要的意義。

二、種子庫在保護植物多樣性中面臨的問題與挑戰(zhàn)

一般的正常型種子，都可以在種子庫中存儲，例如農(nóng)作物種子在指定的范圍內(nèi)，其壽命會隨著脫水以及降溫的因素體現(xiàn)出系統(tǒng)性的增長。而針對頑拗型種子來說，例橡樹的種子或者是可可的種子，它們對脫水反應(yīng)非常的敏感。這種類型的種子失去活力的機理不但不一致而且還很繁瑣，主要包含以下兩點：其一，細(xì)胞膜的損傷；其二，代謝功能障礙。比較有意思的是，正常型種子在干燥狀態(tài)中的死亡和頑拗型種子由于脫水導(dǎo)致的死亡（以及其它植物細(xì)胞在脅迫下的活力喪失）都遵循程序性細(xì)胞死亡的途徑。均發(fā)生在活性氧所導(dǎo)致的主要細(xì)胞抗氧化劑和氧化還原緩沖劑——谷胱甘肽的氧化反應(yīng)啟動之后。這種在不同脅迫下相似的活力喪失方式，增加了發(fā)展新技術(shù)的可能性，以保護不同儲藏特性的種子。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，認(rèn)為當(dāng)前種子庫在保護植物多樣性中面臨的問題與挑戰(zhàn)主要有以下兩個方面：一方面是診斷和預(yù)測頑拗型種子反應(yīng)的技術(shù)改善；另一方面是對超低溫保存頑拗型種子或組織的技術(shù)進行創(chuàng)新。

（一）診斷和預(yù)測種子的干燥敏感性

當(dāng)種子正在脫落的過程中，母體植株的生長環(huán)境也會在某種程度上對種子干燥耐性水平以及特性帶來影響，然而只有少數(shù)研究人員分析了這些特性對指定環(huán)境的依賴程度。一些研究人員通過對歐洲七葉樹的種子進行深度剖析以后可以看到，種子質(zhì)量以及溶質(zhì)的電勢均與種子發(fā)育時產(chǎn)生的熱量總和呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。顯然這一結(jié)果能夠為頑拗型種子特性在該物種內(nèi)存在區(qū)別的情況做出相應(yīng)的解釋，同時這個解釋也可能對其他物種一樣適用。類似地，針對歐洲桐葉槭的種子來說，其自然分布地南歐種子所具有的干燥耐性要比北歐種子所具有的干燥性要好很多。這種情況的出現(xiàn)會致使這種物種的種子保存特性需要重新判斷：其種子能夠在適當(dāng)干燥以后存儲到液氧里面，這個時候的種子就不是頑拗型種子了。但是問題依然存在：如何科學(xué)合理的使用遷地保護方式存儲頑拗型種子，是當(dāng)前相關(guān)研究人員值得深思的課題，問題的處理主要依賴于對超低溫保存技術(shù)的發(fā)展以及更廣泛的使用。

（二）超低溫保存技術(shù)應(yīng)運而生

為了能夠在冷卻期間容易形成玻璃體，在過去的25年中，復(fù)雜的混合冷凍保護劑被更廣泛地使用，成為植物低溫生物學(xué)的創(chuàng)新之一。植物的玻璃化方案已經(jīng)被多次應(yīng)用于芽尖以及其它植物組織的超低溫保存冊。玻璃化方案也能夠結(jié)合相關(guān)技術(shù)一起使用。例如：為了盡可能減少在裸露時激烈處理導(dǎo)致的死亡，相關(guān)研究人員將生命組織包埋在了海藻酸鈣的珠體里面，以此來降低對樣品的控制。不僅如此，很多研究人員可以從剛剛萌發(fā)的頑拗型種子中分離出芽尖，然后采取包埋一玻璃化技術(shù)對其進行超低溫冷凍保存網(wǎng)。為了進一步預(yù)防冷卻期間出現(xiàn)氧化反應(yīng)，合理運用組織分科就顯得尤為主要。比如，相關(guān)研究人員在分離胚軸的過程中會形成相應(yīng)的超氧化物，并在此以后的脫水期間會不斷加劇。因為活性氧加入了細(xì)胞信號的輸送與發(fā)育，現(xiàn)階段的研究瞄準(zhǔn)于用其調(diào)節(jié)分子的多效性。一般而言，相關(guān)研究人員通過使用超低溫冷凍技術(shù)的方式存儲不容易存儲的種子，其實也就是頑拗型種子。其中首先需要選擇的組織是胚軸，這樣做的目的是為了促使其在液氮里面冷卻的前期階段，相關(guān)研究人員需要將其種子干燥到水分含量的20%左右。存儲胚軸的顯著特點在于，其擁有功能的芽尖以及根尖，所以很大程度上在簡化解凍后蘇醒并快速成長變?yōu)橹仓辍?/p>

三、結(jié)語

保存庫屬于植物多樣性遷地保護的手段之一。種子庫在節(jié)約資金、保存時間等方面要比就地保護以及其他保護方法好很多。保存庫作為一個有效和經(jīng)濟的重要保存手段，在相關(guān)部門以及非政府組織得到了普遍的認(rèn)可。雖然種子生物學(xué)依然沒有被列入有關(guān)大學(xué)和相關(guān)學(xué)科課程表中，但是筆者堅信在未來的道路上該保護方法一定會得到大力推廣。

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