地方性种质资源保护中的问题与挑战研究

沈舰帆

摘要：针对植物种质资源存储来说，特别是种子库存储是各地迁地保护手段中最节约资金的一种方式。通过对不计其数物种的科学存储，种子库为有效减轻物种的灭绝以及气候变化对生物多样性的干扰起到了不容小觑的作用。鉴于此，本文首先阐述了全球植物多样性现状，接着围绕着地方性种质资源保护中的问题与挑战展开论述，旨在可以和相关人士互相交流学习，供以借鉴。

关键词：种子库保存；迁地保护；问题与挑战

从过去30年的发展历程来看，我国是世界上经济增长速度最快的国家，显然这样会在很大程度上面临经济快速发展对周围环境以及生物多样性的挑战；不仅如此，中国还是一个生物多样性丰富的地区，所以植物多样性保护问题已然成为当前相关人士重点关注的焦点。

一、全球植物多样性现状

结合相关数据可以发现，全球大概有不到50%的维管植物分布在25个生物多样性热点地区。但这些地区的使用面积仅占据地球陆地面积的1.4%。Mi Rermeier等研究人员认为现阶段全球一共有34个生物多样性热点地区，其中包含我国的横断山地区。从当前的发展趋势来看，我国的生物多样性非常丰富，大概存在3l000多种维管植物，其中包含以下两个方面：一方面是许多经历了中新世气候变化的植物；另一方面是更新世的冰川活动而活下来的植物。我国的横断山地区是维管植物比较密集的地区，是全球温带植物特有物种分布茂盛的地区，同时也是壳斗科、木兰科等相关生态系统的分布地区，但是了解种子生物学的人数却屈指可数。随着我国国民经济水平的提高，显然这样也会在很大程度上面临经济快速发展对周围环境以及生物多样性的威胁与挑战，特别是对一些濒危物种威胁更为突出。所以，保护行动，不管是针对就地保护来说，还是迁地保护而言，在我国乃至全世界都具有非常重要的意义。

二、种子库在保护植物多样性中面临的问题与挑战

一般的正常型种子，都可以在种子库中存储，例如农作物种子在指定的范围内，其寿命会随着脱水以及降温的因素体现出系统性的增长。而针对顽拗型种子来说，例橡树的种子或者是可可的种子，它们对脱水反应非常的敏感。这种类型的种子失去活力的机理不但不一致而且还很繁琐，主要包含以下两点：其一，细胞膜的损伤；其二，代谢功能障碍。比较有意思的是，正常型种子在干燥状态中的死亡和顽拗型种子由于脱水导致的死亡（以及其它植物细胞在胁迫下的活力丧失）都遵循程序性细胞死亡的途径。均发生在活性氧所导致的主要细胞抗氧化剂和氧化还原缓冲剂——谷胱甘肽的氧化反应启动之后。这种在不同胁迫下相似的活力丧失方式，增加了发展新技术的可能性，以保护不同储藏特性的种子。笔者结合自身经验，认为当前种子库在保护植物多样性中面临的问题与挑战主要有以下两个方面：一方面是诊断和预测顽拗型种子反应的技术改善；另一方面是对超低温保存顽拗型种子或组织的技术进行创新。

（一）诊断和预测种子的干燥敏感性

当种子正在脱落的过程中，母体植株的生长环境也会在某種程度上对种子干燥耐性水平以及特性带来影响，然而只有少数研究人员分析了这些特性对指定环境的依赖程度。一些研究人员通过对欧洲七叶树的种子进行深度剖析以后可以看到，种子质量以及溶质的电势均与种子发育时产生的热量总和呈现出正相关的关系。显然这一结果能够为顽拗型种子特性在该物种内存在区别的情况做出相应的解释，同时这个解释也可能对其他物种一样适用。类似地，针对欧洲桐叶槭的种子来说，其自然分布地南欧种子所具有的干燥耐性要比北欧种子所具有的干燥性要好很多。这种情况的出现会致使这种物种的种子保存特性需要重新判断：其种子能够在适当干燥以后存储到液氧里面，这个时候的种子就不是顽拗型种子了。但是问题依然存在：如何科学合理的使用迁地保护方式存储顽拗型种子，是当前相关研究人员值得深思的课题，问题的处理主要依赖于对超低温保存技术的发展以及更广泛的使用。

（二）超低温保存技术应运而生

为了能够在冷却期间容易形成玻璃体，在过去的25年中，复杂的混合冷冻保护剂被更广泛地使用，成为植物低温生物学的创新之一。植物的玻璃化方案已经被多次应用于芽尖以及其它植物组织的超低温保存册。玻璃化方案也能够结合相关技术一起使用。例如：为了尽可能减少在裸露时激烈处理导致的死亡，相关研究人员将生命组织包埋在了海藻酸钙的珠体里面，以此来降低对样品的控制。不仅如此，很多研究人员可以从刚刚萌发的顽拗型种子中分离出芽尖，然后采取包埋一玻璃化技术对其进行超低温冷冻保存网。为了进一步预防冷却期间出现氧化反应，合理运用组织分科就显得尤为主要。比如，相关研究人员在分离胚轴的过程中会形成相应的超氧化物，并在此以后的脱水期间会不断加剧。因为活性氧加入了细胞信号的输送与发育，现阶段的研究瞄准于用其调节分子的多效性。一般而言，相关研究人员通过使用超低温冷冻技术的方式存储不容易存储的种子，其实也就是顽拗型种子。其中首先需要选择的组织是胚轴，这样做的目的是为了促使其在液氮里面冷却的前期阶段，相关研究人员需要将其种子干燥到水分含量的20%左右。存储胚轴的显著特点在于，其拥有功能的芽尖以及根尖，所以很大程度上在简化解冻后苏醒并快速成长变为植株。

三、结语

保存库属于植物多样性迁地保护的手段之一。种子库在节约资金、保存时间等方面要比就地保护以及其他保护方法好很多。保存库作为一个有效和经济的重要保存手段，在相关部门以及非政府组织得到了普遍的认可。虽然种子生物学依然没有被列入有关大学和相关学科课程表中，但是笔者坚信在未来的道路上该保护方法一定会得到大力推广。

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