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探秘亚洲最大种质库:52万种子沉睡待命,有的冬眠37年

2021-05-24 09:05:48来源:新京报

探秘亚洲最大种质库 52万份种子沉睡待命

袁隆平用了50多年时间,把一粒稻种变成了“超级稻”,而在北京西北三环,国家作物种质库长期库里,包括水稻在内更多的珍贵种质资源正在低温环境下冬眠。作为亚洲最大、全球第二大的种质库,这里共保存着45.1万份珍贵种质资源,除此之外,还有6.9万份保存在全国各地种质圃中,加起来共计52万份。作为国家最重要的资源战略储备之一,这些种质资源可在库里保存50年以上,在需要的时刻随时能被从容唤醒。

数十万份种子从哪里来?5月下旬,新京报记者探访了国家种质库,密封盒里每一粒种子背后,都有着一段特别的故事。故事是昔日的故事,种子却总能面向未来:即便那些沉睡数十年的种子,只要一点水,就会长出根芽,开启全新的生命之旅。

973份高粱在长期库里“冬眠”了37年

海淀区学院南路80号院里,一栋砖红的三层小楼,就是国家作物种质库。新京报记者前往种质库探访时,北京室外气温已经达到30摄氏度,但在种质库里,则始终保持着零下18摄氏度的气温。库门口的衣架上,几件军绿色棉衣就是专门为入库人员准备的。

穿上棉衣,首先进到一个狭小的房间,阵阵凉意,房间的实际温度控制在零上4摄氏度。“这个房间叫做缓冲间,是在零下18摄氏度长期保存库和外面室温间的一道缓冲。一方面,它可以阻断零下18摄氏度与外面的直接热量交换,可以保障种质存储环境的安全稳定;另一方面,如果种质资源从室温直接到零下18摄氏度,巨大的温差可能会造成潜在不良影响,因此,种质资源入库前会在这里停留一天,平衡温度后,才会进入零下18摄氏度。种质出库时,也需要先在缓冲间平衡温度。”中国农科院副研究员辛霞称。

再打开一扇门,这才算正式进入到冷库。一排排4米多高的深蓝色架子紧密排列,近乎将整个库房的空间占据,每个架子的每一层里密密麻麻存放着一个个圆形的金黄色小盒子。这些盒子里面,就装着中国最珍贵的“战略资源”。盒子的上面都贴着一张标签,标签上的一串编码正是种子的身份证号。

“从这些标签上,其实也能够体会到明显的年代感。上世纪八九十年代的标签是手写的,后来是打印的,近十年来则是带条形码的标签。”辛霞介绍,从1986年建成至今,这里已经保存了来自全国以及国外的种质资源45.1万份,其中,由河南农科院粮作所提交的973份高粱是最早一批入驻的种子,这些高粱种子甚至比整个种质库正式建成还要早两年,已经“冬眠”了37年之久。这973份高粱的标签就是手写的。

“有限的空间只能留给独一无二的种子”

一粒种子要想真正进入国家作物种质库里妥善保存,必须经过层层“关卡”。冷库外的接纳室里,工作人员会对一份份作物种子的样品进行“查重”,如果发现与已入库保存的种质相同,就会剔除。辛霞说,“有限的空间,只能留给独一无二的种子”。

从接纳室里出来的种子,会被送到隔壁的“发芽室”。新京报记者探访当天,在发芽室里,几位工作人员正在给一批油菜种子“体检”,入库的种子不能是死种子,要保证足够高的发芽率。从牛皮纸袋里取出一些种子,小心翼翼地放入一个个透明的发芽盒里,里面有铺好的滤纸,适量的水。“我们会根据作物种子的特点,选择合适的器皿、发芽基质、发芽温度等。比如,大豆发芽需水量较大,在进行发芽率实验的时候,除了在种子下面铺上吸水海绵和滤纸,还会在种子上面给它盖上‘小被子’,加盖一层湿滤纸。这样就能保证大豆种子快速而且均匀地吸水。”在工作人员精心呵护下,一粒粒种子将在可以控温、控湿、控光照的发芽箱中慢慢长大,最短几天,最长十几天后,就会长出根芽。

“种子发芽率越高,在种质库里保存时间越长。大部分种子的入库发芽率需要达到90%以上,即便是生长难度极大的一些野生珍贵种子,发芽率也需要达到50%以上,否则就需要重新繁殖一次,确保它们能够在种质库长期保存下去。”最终体检合格的种子,在经历干燥、包装等处理后,才会进入最核心的库房。

“冬眠”30余年的种子被唤醒时活力依旧

如何保证种子在库里“冬眠”30年依旧能够被顺利唤醒?除了入库前的严格筛选,种质资源保存技术是核心。辛霞介绍,延长种质寿命保存技术、种质衰老监测预警技术、多维入库技术、干燥脱水和密封包装技术,这些手段保证了我们的种质资源在库中至少可以保存50年以上。

“举例来说,我们研发了种质衰老监测预警技术,提出种质衰老拐点理论。即在每一份种子保存一定年限后,会迎来一个关键期,这个阶段会出现种质衰老的拐点,所以这个时期,工作人员就需要对种子进行抽测,重新进入发芽室进行发芽检测,需要在发芽率降低到70%之前重新繁殖更新,目的就是确保每一份种子都能保持活性、世代繁衍。”辛霞称。

“除此以外,还有干燥脱水和密封包装技术延长保存寿命,让种子睡得更长久;监测预警技术让我们能够知道哪些种子睡眠过程中遇到问题,需要人为干预,活力低的就去繁殖更新一次。还有一些不适合在低温种子库保存的资源,我们研发超低温保存技术,让茎尖、休眠芽、花粉这些组织材料在零下196摄氏度的液氮里保存。利用这些技术,让更多种多样的资源,尤其是一些野生濒危种质资源能进入国家库,能保存得更好。”辛霞透露,根据近期对库存种子活力监测的结果,在种质库里保存了30年的水稻、大豆、花生,种子的发芽率依旧能够保持在96%以上。

新库8月建成 全球单体量最大

种子是农业的“芯片”,也是粮食安全的基础。数据显示,2000至2010年,我国作物种质保存总量增长4.3万份,但从2010年到2020年,保存量增加了10.9万份,种质资源保护正越来越被重视。

不过,另一组数据也在印证一个事实——我国既有的种质资源中,地方品种、珍稀野生资源占70%,其中80%已经在野外、生产上消失或绝种。

如何留住那些消失或濒临消失的种子,更好地保护种质资源?我国以国家种质库为核心的资源保护体系已经建成,新的国家作物种质库正在抓紧建设,第三次全国农作物种质资源普查与收集行动正在进行。

采访中记者获悉,国家作物种质库新库将于今年8月建成,库容量将达150万份,实现全智能化,成为全球单体量最大的国家级种质库。第三次全国农业种质资源普查与收集行动则计划利用3年时间,完成一次新中国成立以来规模最大的种质资源普查,全面完成农作物、畜禽和水产种质资源普查,摸清全国种质资源种类、数量、分布、主要性状等家底,种质资源普查结束后,我国种质库里特色地方品种及野生资源将再增10万份。

新京报记者 曹晶瑞 实习生 赵利新