珠峰种子萌发记
2023-05-30张帆杨文明李茂颖
张帆 杨文明 李茂颖
海拔6212米,雪峰绵延。珠穆朗玛峰下,连流石滩也常年被积雪掩埋。大风、极寒、缺氧……在这片“生命的禁区”,是否还能寻到生物的踪迹?
2021年9月,在珠穆朗玛峰(以下簡称“珠峰”)东绒布冰川海拔6212米处,中国科学院昆明植物研究所中国西南野生生物种质资源库(以下简称“种质库”)的科研人员在植物科考过程中,成功采集到须弥扇叶芥的种子,刷新了我国植物种子采集的最高海拔纪录。
在-20℃的冷库保存近一年后,科研人员决定对这些种子进行萌发实验。须弥扇叶芥能否被重新“唤醒”,从而成为世界上成功保存的海拔最高的植物种子?
在珠峰采集种子
寻找种子,离不开耐心和勇气。有时,也需要一点儿运气。2021年9月24日,种质库采集队员郭永杰、赵延会一行8人再次来到珠峰国家级自然保护区,挑战我国植物种子采集最高海拔纪录。时至9月末,对珠峰上的植物来说,这是采集种子的最佳物候期。
此前,全球公开可查到的在海拔6100米以上采集到的植物有15种,绝大多数是国外学者采集的。采集队此行不仅要找到植物,还要采集到成熟的种子,难度大大升级。
此行的目的地,是珠峰东绒布冰川的流石滩。石缝之间,是最有希望发现植物的区域。从海拔5800米的过渡营地出发,纷飞的大雪模糊了脚下的冰缝,每一步采集队员都需要格外谨慎。
爬到海拔6200米左右时,距离采集队员出发已经过了几个小时。随行的向导轻轻哼起当地古老的歌谣,采集队员则俯身细心寻找。
“须弥扇叶芥!”在碎石缝隙里,郭永杰一眼就认出了这种身披伪装色的植物,他半跪半趴着从各个角度给须弥扇叶芥拍照,并认真记录采集地海拔等位置信息——海拔6212米,这是采集队在6000米以上海拔看到的第一种植物。更让郭永杰开心的是:这株须弥扇叶芥的部分角果已经裂开,这意味着采集队员有机会采集到这种植物的种子。
此时,远处的珠峰恰巧露出真容,郭永杰忍不住轻轻举起手中的植物。须弥扇叶芥细小脆弱的枝叶在风中摇曳,与远处巍巍雪山遥遥相对。珠峰让人敬畏,但生命的顽强并不比珠峰逊色分毫。
最终,采集队到达了珠峰海拔6605米的地方,可惜没有发现植物的踪迹。而这次采集到的须弥扇叶芥种子,刷新了我国植物种子采集的最高海拔纪录。
低温保存植物种子
实际上,在2021年8月,种质库就启动了世界最高海拔植物种子采集行动计划,当年9月已是科研人员第二次前往珠峰。作为国家战略生物资源,采集回来的珠峰植物种子很快就被送到了位于昆明的种质库。
根据种质库的标准,一份完整的种子样本至少需要2500粒种子,1万粒左右最佳。然而,珠峰高海拔地区的植物种子极为稀少,根本无法满足基本的数量要求,只能先尽可能多地采集保存。
每一粒种子都非常珍贵,保存处理必须更加小心。“种子的采集时间、地点、经纬度、海拔、物种信息,种子最初的质量、数量等信息,都要及时、准确地录入数据库,以便今后开展研究和生态修复时使用。”种质库保藏中心种子管理小组组长秦少发说。
秦少发带着组员,将计数、称重后的须弥扇叶芥、鼠曲雪兔子等植物的种子放进了主干燥间。在温度15℃、空气湿度15%的环境中存放一个月后,种子的含水量降到了5%左右。
在低温、干燥状态下,须弥扇叶芥、鼠曲雪兔子等植物的种子进入了休眠期,随后被密封包装送入冷库长期保存。“在-20℃的恒温条件下,这些种子有望存活几十年甚至上千年。”秦少发说。
“珠峰地区的种质资源十分独特,其中蕴含的基因非常稀有。正是因为其珍稀,更需要我们克服困难,优先收集保存。”种质库保藏中心主任蔡杰介绍。另外,在海拔3700~4700米的范围内,采集队还采集到了40多种野生植物种子,都已经入库保存。
“作为国家战略生物资源,珠峰地区种子的收集和保存,有助于保护珠峰地区物种和基因的多样性,同时为未来相关种质资源的研究、利用提供原材料。”蔡杰说。
种子的萌发
2022年7月,种子萌发管理员杨娟将已低温保存近10个月的须弥扇叶芥、鼠曲雪兔子、西藏沙棘、碎米蕨叶马先蒿、小叶棘豆5种珠峰地区的野生植物种子从冷库中取出,将它们置于干燥间回温后,小心翼翼地将其中一部分放到琼脂培养基上。
“为确保种质库内保存的种子是活的,每隔一段时间,都会对每份种子抽样开展活力检测。”杨娟说,距离珠峰植物种子采集时间10个月后,包括最高海拔种子——须弥扇叶芥在内的5种“珠峰种子”迎来了第一次萌发实验。
这一次实验至关重要。如果种子顺利萌发,就能证明这批珠峰地区野生植物种子得到了有效的保存。实际上,此前国外有研究者曾在更高海拔地区采集到植物种子,然而在冷库中保存了一段时间后种子未能萌发。如果须弥扇叶芥能够顺利萌发,则意味着这是目前世界上成功保存的海拔最高的种子。
科研人员通过微距相机延时摄影的方式对种子萌发过程进行全程记录。然而,在经过近一年的冷冻保存后,来自极高海拔地区的植物种子能否在海拔1900米的区域萌发,谁也不敢保证。
刚开始的两天,5种种子除了吸水后变大外,几乎没什么动静。蔡杰的一席话让团队少了些担忧:“珠峰地区气候恶劣多变,为了能尽快完成生命周期,种子萌发应该会比较快。”
果然,从第三天开始,不少种子胚根端开始有了些许变化;又过去了两天,西藏沙棘的胚根率先突破种皮,向下生长;须弥扇叶芥、鼠曲雪兔子等植物种子也相继破皮,胚芽连同子叶缓缓舒展,长成了小苗。
短短9天,5种珠峰地区野生植物种子全部顺利萌发。尤其是须弥扇叶芥的萌发,证明我国成功采集、保存了目前全球海拔最高的植物种子。
不只是珠峰植物种子,种质库内保存着数以万计的珍贵种质资源。自运行以来,种质库已保存了我国野生植物种子10917种87863份,我国有花植物物种总数的36%都在此备份。
一颗种子,从它诞生的那一刻开始,就孕育着生命的希望。中国西南野生生物种质资源库珍藏的种子,无疑为生物多样性保护工作带来了更多的希望。
本文转自《人民日报》