基因組測(cè)序: 尋找中國純種綠孔雀
今年以來,中科院昆明動(dòng)物研究所鳥類學(xué)學(xué)科組帶頭人楊曉君研究員開心了好久:他飼養(yǎng)繁育的幾個(gè)“寶貝”陸陸續(xù)續(xù)下了20多個(gè)蛋。這些蛋來得相當(dāng)不易,這可是純種綠孔雀的蛋。為了“純種”二字,楊曉君和他的團(tuán)隊(duì)努力了六七年之久。
“近年來,綠孔雀的種群數(shù)量在下降。上世紀(jì)90年代的調(diào)查和最近幾年的調(diào)查結(jié)果表明,下降趨勢(shì)是非常嚴(yán)重的。同時(shí),我們也做了人工領(lǐng)養(yǎng)綠孔雀的調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn),領(lǐng)養(yǎng)的綠孔雀也沒有純種的了! 楊曉君說,種群數(shù)量的急劇下降,讓綠孔雀在中國境內(nèi)面臨滅絕的危險(xiǎn),從而對(duì)我們的生物多樣性產(chǎn)生沖擊;而沒有純種的領(lǐng)養(yǎng)綠孔雀,也會(huì)對(duì)后續(xù)種群恢復(fù)造成威脅。
綠孔雀的危機(jī)不是個(gè)例。穆雷瑪接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示:“我們現(xiàn)在所面臨的問題和挑戰(zhàn)不是單一的,而是全方位的。最近的科學(xué)研究表明,我們正面臨著前所未有的生物多樣性挑戰(zhàn)!彼种械膱(bào)告顯示,現(xiàn)在地球上物種消亡的速度正在加快,有千余種瀕危物種正面臨滅絕的危險(xiǎn)。
用新的基因組測(cè)序技術(shù),比對(duì)純種與有其他物種產(chǎn)生基因交流的孔雀,比對(duì)國外同行公開的基因組數(shù)據(jù),楊曉君團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)戰(zhàn)云南橫斷山和大小保護(hù)區(qū),終于找到了六七只“寶貝”,并帶到精心模仿野外生境的中科院昆明動(dòng)物研究所實(shí)驗(yàn)室!拔覀兊谋Wo(hù)和研究出現(xiàn)了一縷曙光,但離足夠多的種群間基因交流的目標(biāo)還有不小距離!睏顣跃f。
事實(shí)上,生物技術(shù)是對(duì)現(xiàn)有的珍稀植物和動(dòng)物進(jìn)行改良。如今,不僅在動(dòng)物學(xué)界、植物學(xué)界,甚至在原核生物界與真菌學(xué)界,無數(shù)中外科學(xué)家正在努力,試圖用生物技術(shù)拯救瀕危、極危物種。
“五庫一體”: 保護(hù)野生種質(zhì)資源的“諾亞方舟”
1992年11月7日,全國人大常委會(huì)批準(zhǔn)我國加入《生物多樣性公約》締約國。在這個(gè)公約中,生物技術(shù)被定義為“使用生物系統(tǒng)、生物體或其衍生物等技術(shù),來制作或改變產(chǎn)品以達(dá)到特定用途的目的!
在國家大科學(xué)裝置、世界第二大種質(zhì)資源庫——中國西南野生生物種子資源庫的植物種質(zhì)保藏中心和分子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,每天有近百位科學(xué)家在做著瑣碎、細(xì)微而又極其重要的工作。他們把從我國各地采集到的形形色色有花植物種子加以分類、清理和必要的加工,然后冷藏到零下20攝氏度的植物種子庫里或零下196攝氏度的液氮中。
“這個(gè)資源庫的保存模式為‘五庫一體’,即以植物種子庫為核心庫,兼具植物離體庫、植物DNA庫、動(dòng)物種質(zhì)庫和微生物庫。”中科院昆明植物研究所植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人李德銖研究員向科技日?qǐng)?bào)記者介紹,70%的種子資源進(jìn)入到植物種子庫,通過干燥和冷凍技術(shù)處理后長(zhǎng)期存儲(chǔ),同時(shí)為資源利用和科學(xué)研究提供材料;而植物離體庫的任務(wù),主要保存中間性和頑拗性種子,以及難以用種子保存的植物,保存的材料包括試管苗、愈傷組織、塊根、塊莖、鱗莖、球莖、花粉、孢子以及微繁殖體或培養(yǎng)物;在DNA庫中,則篩選和鑒定了一批具有重要價(jià)值的功能基因;動(dòng)物種質(zhì)庫主要保存珍稀瀕危的特有野生脊椎動(dòng)物種質(zhì)資源,兼顧收集野生近緣種和特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的種質(zhì)資源;微生物庫則長(zhǎng)期、安全、有效地保存具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的大型真菌種質(zhì)資源,同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)放線菌和特殊生境微生物種質(zhì)資源的收集。
“截至2019年底,我們已經(jīng)在這座種子的‘諾亞方舟’里珍藏了10096種種質(zhì)資源,植物類種質(zhì)資源占我國植物總數(shù)的34.5%。一個(gè)小小的罐子里甚至可以裝2萬粒種子,他們可以有效保持幾百年甚至上千年!崩畹裸徴f。
在動(dòng)物種質(zhì)資源方面,這個(gè)大科學(xué)裝置在短時(shí)間保存生殖細(xì)胞及胚胎細(xì)胞中取得了一些成功的案例,但目前從全世界范圍來講,動(dòng)物種質(zhì)資源的保存還存在很大的難度!拔覀儽4媪6000多種動(dòng)物DNA材料。目前的技術(shù)條件下,這些材料絕大部分還不能恢復(fù)成一個(gè)正常的生物個(gè)體,但可為未來的保護(hù)提供一種重要儲(chǔ)備!崩畹裸彵硎。
人工擴(kuò)繁: 既保護(hù)物種數(shù)量又發(fā)揮經(jīng)濟(jì)價(jià)值
白魔芋和云南梧桐,是我國金沙江流域的兩種特有物種,但由于種群數(shù)量小、生境狹窄、受人類干擾嚴(yán)重,隨時(shí)面臨滅絕危險(xiǎn)。中科院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護(hù)團(tuán)隊(duì)帶頭人孫衛(wèi)邦認(rèn)為,白魔芋具有藥食兩用的價(jià)值,經(jīng)過人工授粉,可大幅提高結(jié)實(shí)率,遠(yuǎn)期看商業(yè)種植具有可觀經(jīng)濟(jì)效益;而云南梧桐全身都是寶,尤其桐子具有極高的營養(yǎng)價(jià)值,植株本身可做優(yōu)質(zhì)園林和景觀綠化樹種,經(jīng)人工擴(kuò)繁和有序利用,有望逃離瀕危的“苦!。
“有的物種,我們不能把它圈起來或栽活幾個(gè)樣板就了事,不但要保護(hù)其種群數(shù)量穩(wěn)定恢復(fù)增長(zhǎng),還要發(fā)掘其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值,讓其產(chǎn)生多重效益,也才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展!睂O衛(wèi)邦表示,他們近年來在漾濞槭、華蓋木等特有植物、瀕危和有重要經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值植物的保護(hù)上取得了令人矚目的成果。近年來,他們還將極小種群保護(hù)的理念和方法,推廣到珍稀瀕危野生動(dòng)物的保護(hù)上。這與《生物多樣性公約》中保護(hù)地球生物多樣性、可持續(xù)利用生物多樣性和公平公正分享遺傳資源的三大目標(biāo)相一致。
“總的來說,由于我們的物種非常多,瀕危的物種也非常多,其中很多物種,我們沒辦法進(jìn)行遷地保護(hù),只能以劃定綜合保護(hù)區(qū)的方式進(jìn)行!痹颇限r(nóng)業(yè)大學(xué)教授董揚(yáng)說,而有些物種,特別是一些根系發(fā)達(dá)的植物,比如說蘭科植物,還有一些極度瀕危的植物和哺乳動(dòng)物,可以遷地保護(hù)。我們要根據(jù)不同的生物物種、不同的情況辯證施策,不可能采取同一種模式。(記者 趙漢斌)