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钟扬:世界屋脊上的种子收集者


来源:北京青年报

作为植物学家,我们经常在讲,一个基因可以拯救一个国家,一粒种子可以造福万千苍生。举个例子来说吧。

钟扬教授

斯瓦尔巴特种子库

显微镜下的种子

原标题:世界屋脊上的种子收集者

“植物猎人”与“奇异果”

我是钟扬,植物学家,来自复旦大学和西藏大学,非常高兴今天有机会跟大家讲一讲种子的故事。

作为植物学家,我们经常在讲,一个基因可以拯救一个国家,一粒种子可以造福万千苍生。举个例子来说吧。

1984年,我大学毕业以后到中国科学院的武汉植物研究所工作了16年。我们所里面最重要的一个植物是猕猴桃,它是1904年由英联邦国家的传教士和那些专门来寻求各种各样奇花异草的人,在湖北宜昌农村意外发现的,我们叫他们“植物猎人”。

我们今天知道它叫猕猴桃,可是当时即使在宜昌城和武汉都没有人吃它。“植物猎人”们找到这种植物以后,从树上剪下来20多根枝条带到了英联邦国家。最后传到了新西兰,他们居然通过杂交,得到了新西兰非常重要的品种。然后他们非常巧妙地把这种品种的英文名称Chinese gooseberry改成了Kiwifruit(Kiwi是新西兰的国鸟)。这个名称后来又被翻译回中国了,变成了“奇异果”,成了新西兰第一大产业。

在我们现在的植物学家看来,这简直是个意外。为什么?我们今天知道了,这种植物是雌雄异株,所以如果当时他光把雄的剪回去,或者光把雌的剪回去,是无论如何不能繁殖的。而当时全世界的生物学家没有一个人知道植物的雌雄异株的机制。

猕猴桃在新西兰取得成功是来自中国的一个植物的基因,一个植物带过去了,成了广义上的“种子”,我们叫植物种质资源。这件事当然让中国植物学者们为之心酸,但是新西兰的植物学家也不轻松,为什么?因为他们国家一个排第一的农业产业,居然建立在中国的三棵植物身上。假如他们当时取的这三棵植物并不是整个猕猴桃种群里最好的呢?如果这个猕猴桃有一种病害,有一种虫害,有一种特殊的东西能够对它进行毁灭性的打击呢?所以新西兰的植物学家心里非常明白,真正的遗传宝库在中国。

而仅仅在湖北,在武汉,我们大概收集了70多种猕猴桃。这70多种有的并不好吃,有的长得并不好,但是它是我们今后的真正的种子。

猕猴桃只是一个例子,更重要的例子是粮食作物的“绿色革命”。那就是矮秆基因HYV的发现。科学家罗曼·保尔从野生资源中筛选到了矮秆基因,从此植物不需要再长那么高,特别是农作物,长矮一点,让它多结一些种子。发现矮秆基因的这位先生获得了诺贝尔和平奖。在我们国家,大家也知道袁隆平先生在海南岛发现了一种叫野稗的野生稻子资源,然后通过反复的选育,终于得到了杂交水稻,带来了我们农业上完全可以称为革命的一些变革。

可见,如果我们能获得种子,对我们的未来是一件非常好的事。这些种子可以为我们提供水果,可以为我们提供花卉,改善我们的生活,更重要的是有粮食作物。还有比它更重要的吗?还有,那就是医药。

但是非常糟糕的是,由于全球环境的破坏,人类活动的剧烈,在了解和知道它能否被利用之前,很多种子就已经没有了。

怎么办?很多科学家就提出了各种各样的方案。世界上目前最引人注目的种子库是斯瓦尔巴特种子库,我们称之为种子方舟或末日种子库。它设置在离北极1000公里左右属于挪威管的永久冰川冻土层里面。不仅是工程上、科学上设计非常精妙,而且它还特地考虑了人类在遭受核打击和停电的情况下,到底种子能保存多久。

斯瓦尔巴特的种子库它不仅能够保护一批种子,更重要的是有非常强烈的警示意义。只要它立在北极这个地方,就让我们清楚地了解到生物多样性并不太多了,我们应该行动起来。

邱园里竟然没有一颗来自西藏的种子

我从武汉调到复旦大学工作后,发现上海在我国的生物多样性排名倒数第一,北京排名倒数第二。在这两个生物多样性相对贫乏的地区,集中了我国生物多样性研究差不多一半的人才。后来我申请了援藏。

青藏高原是国际生物多样性的热点地区,到这样的地方去收集种子很可能有它的特殊意义。首先,在全世界第一批确定的二十几个生物多样性的热点地区,我国就有三个,其中最为重要的是以横断山区为特征的青藏高原。

青藏高原的植物有多少呢?目前我们按科的等级,它有212个科。意思是青藏高原在科的水平的植物,占到了我国的32.9%,约占1/3。西藏的面积占我国的1/7,但是它的植物,在科的等级占到了32%,在属的等级占到了38%,超过了1/3。

其中,青藏高原一共有将近6000个高等植物物种,就是能够结种子的,占到全国的18%。更为重要的是,其中有1000个左右是只有在西藏才有的植物,我们把它称之为特有种。不仅数量很大,而且质量非常好。

顺便提一句,即使是这样一个庞大的数字,我们认为也被严重地低估了。我最近去采种子的地方是墨脱,大家知道墨脱是我国最后一个通公路的县。我们采种子的地方最近的离边境25公里,是我国藏南一个大约7万平方公里的地区,50年来植物学家很少涉足。

而即使在珠峰下面,我们沿着往珠穆朗玛峰的路上,往右边拐就去珠峰,往左边拐我们可以在日喀则地区发现一个嘎玛沟。我们第一次进去的时候,如果是骑马的话,单程需要7天的时间,所以100年来植物学家没有在这个地区留下记录。我们估计的样本数目也显然不包括这些地区到底有什么稀奇古怪的奇花异草。由此我们断定这些地方的样本总数量是被低估了。

在青藏高原寻找植物的工作需要坚持比较长的时间,我大概坚持了十多年,其间我和我的学生,包括我的第一个藏族博士,我们花了大概三年的时间在一起收集一种叫西藏巨柏的种子。那种种子都在河边,非常难收集,我们把这个种子给收集齐了。

学植物的都知道英国皇家植物园邱园,那里的种子收集覆盖面非常广泛,因此人们可以分析全世界关于种子的现状以及评估环境变化以后种子的状况。而且邱园的科学权威特别多。在那里,我们找到了蔡杰先生。他是中国人,但是在英国皇家邱园工作。当我们要他提供能够给中国植物学家进行植物种子研究的资料的时候,他马上同意参加我们的团队。

我们分析了当时邱园所有的植物,发现里面居然没有一粒来自中国西藏的种子。因此它关于全球变化的预测,在这个版图上是少了一块。因此我们写了一篇小文章,阐述全世界气候变化必须要有西藏的种子。Nature杂志发表了我们这封来信,同时也呼吁世界科学家重视西藏的种子。

大家都来尝尝光核桃

我来讲一下收集种子的故事,听起来可能非常浪漫。我每次做招生宣传都欢迎年轻的孩子们读植物学。我都讲:请你们报考复旦大学或者西藏大学的植物学专业,我们是少有的公费旅游的专业,大概能跟我们专业媲美的也只有烹饪系……可话是这么说,其实这份工作非常的艰苦。我来讲一个光核桃的故事吧。

作为植物学家我去采植物的种子,最喜欢的是蒲公英。如果发现它开花并且结了种子,我就用手去抓一把,然后一摊开,一般情况下手里会有200颗种子。在中国的植物的中,我们最讨厌收集的种子大家知道是什么吗?椰子。一颗那么大,需要收集8000颗。我们大概需要两卡车才能把它拖回来,然后这才算一科的种子。

光核桃呢,实际上是光核的桃,不是光的核桃。就是说,我们一般吃到的桃子中间那个核是皱皱巴巴的,而光核桃的核是光滑的。这个桃子有什么用呢?没什么用。目前查来查去,大概它最大的用处就是藏药里面有少许的用途吧。但是我们需要它,也许它就像猕猴桃一样,多少年以后可能就终于可以跟我们的水蜜桃杂交了。杂交完以后我们想它有什么优点呢?水蜜桃很好吃,那光核桃呢?它抗虫、抗病、抗旱、抗寒。所有这样的优点,我们就可以通过非转基因的方式,经过杂交,再加上自然选择,来获得一种新型的桃子品种。所以我们知道潜在的意义是很大的,在潜在意义没有兑现之前,要紧的是先把它收集起来。

一个桃子里面有一颗种子。所以我先收集8000颗,8000个桃子,装了两大麻袋,把它运回拉萨放在我的实验室里面。

如何把里面的种子取出来成了一个关键。如果有自动化方式就非常好,但是没有,也没有合适的尺寸。所以我就摆在门口,铺了一个台子,所有路过的汉族、藏族、老师、学生,每个人必须尝一尝。尝多少呢?7颗。我们认为如果超过了10颗,很多同志一辈子都不想再见我了。他们都非常淳朴,特别是藏族朋友,一边吃一边呸呸呸,然后告诉我这个东西不能吃。他们说:老师,你采错了,它真的不能吃,而且很不好吃。

确实,我也知道不好吃,因为它以前就是猴子吃的。可是我们必须这样把它吃完,用牙刷好好地把边给刷干净,刷完了以后用布把它擦干,擦干以后必须晾干,因为不能暴晒,暴晒以后种子质量就会坏。

我们把这收集的8000粒送到中国科学院的昆明植物所的种子库里面。科学家们看有没有裂的,有没有被虫蛀的,把所有的外观做完了,然后抽样进行发芽试验。发芽试验结束了以后登记下来,最后筛选5000个,把它封到瓶子里面。这样有可能放80年到120年,这就算一个样本。那一年夏天我做了500个样本。

我们做遗传资源的有几个特点,第一个,沿着海拔2000多到3000米,我们慢慢地来搜寻这个种子。由于遗传之间的杂交问题,不同的个体和不同的品种花粉之间有可能产生杂交。我们规定两个样之间的空间距离不得小于50公里,让它们隔开。这样我们一天要走800公里,每走过50公里看见一个种子赶紧收集那几个,装上麻袋,然后开车去另外一个点。

同时专业要求在整个西藏境内,任何一个物种不得收集超过5个群体。这样算来,大约7年时间,我们收集了4000多个样,按照估计的话,大约1000个物种,占到了西藏物种的1/5。今年起,我们要开始在墨脱的新一轮的收集。

如果这样进行下去,在未来的10年中,我们有可能再完成20%的任务。这样合在一起,我们大约能收集到超过西藏植物的1/3以上。我想如果我们这样的课题组都来做这样的工作的话,在未来的20年,我们有可能把西藏的高等植物收到75%。

100年后的种子罐

肯定有人会问,你收集这么多种子,对我们普通的人来讲意义何在呢?

我回头一想,我在西藏工作了13年,做了一些什么事呢?我想我做了几件事,其中第一件事就是收集种子。

收集这些种子实际上是为了应对全球的变化。你猜测一下,假设一百多年以后还有癌症,假设那时候大家发现有一种植物有抗癌作用,然而由于地球气候的变化,这个植物在西藏已经没有了,但是一百多年前有个姓钟的教授好像采过了。

都一百多年了,姓不姓钟有什么关系呢,是不是教授又有什么关系呢?但是届时如果终于发现了那个罐子,那个罐子里面有多少?5000粒。拿出来一种,只有500粒能活,最后种起来以后只有50粒能结种子。但是那个植物不就恢复了吗?

当然也有人说,如果一百年以后这个种子没有用了呢?我期待看到种子没有用的那一天。说明什么?说明那个植物还在。我们连这样的尝试都不要做那该多好。

第二件事,我在西藏是一位教授。实际上我从复旦大学到西藏大学以后,在复旦大学的研究生招生量在逐年地减少。因为人的精力有限,所以我一般在西藏培养学生。大家也觉得很有意思,就问我从国内一流的复旦大学,移到世界最高学府的西藏大学,在最高学府当老师有什么体会?

我说那个地方是高原,特别的慢,培养人也特别慢。今年我的第五位博士德吉毕业了,藏族博士,也是我培养的七个少数民族博士中新近毕业的一名。

我在复旦大学可以培养很多博士,但是他们不一定对我们刚才所说的种子或者如此高劳动强度而低回报的工作真的有那么大帮助。但是在西藏,我培养的藏族博士,他们毕业以后,至少这五个里面有四个都留在了西藏大学,都在西藏工作。

曾经上海有一位著名导演要给我们拍一个宣传片。那个片子最后起名叫《播种未来》。什么意思呢?就是当下没什么收获嘛,所以我们只好播种未来。这个五分钟的微电影被送到国际电影节去参展,拿了微电影的纪录片金奖。很高兴,这个片子有了这样的结局,我想原因一方面来自西藏美丽的风光,一方面也来自种子赐予我们的灵感和一切。

本版 文/钟扬 文字资料及图片/@一席

作者:钟扬,植物学家,复旦大学生命科学学院教授

[责任编辑:陈蒙]

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