回憶一下你曾經看過的太空主題科幻片,或者你曾經想像過的宇宙移民飛船——大概總會有一處被稱作「休眠倉」的巨大區域:綿延的空間、整潔的排列、冷峻的背景,沉睡的船員、貯藏的胚胎、休眠的植物,都會出現在其中,很多時候,那些意味深長的鏡頭和故事的關鍵情節也就從這裡開始。
圖源:GIPHY
這樣的「休眠倉」其實早就存在於現實當中了,學名叫做「種質庫」。
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幾乎每個國家,都高度重視自己的種質庫建設,這既關乎國家自身的資源安全和民族利益,又和全人類的整體利益密不可分。每一份種子的價值,都來自於厚重的歷史,並藉此為每一個不確定的未來提供應對的可能。
距離我們最近的種質庫之一,就坐落在北京市的三環邊。在這個全球容量最大的「國家作物種質庫」當中,存放了幾乎所有中國天南海北的作物種子。
今年騰訊科學 WE 大會上,中國科學院院士、國家作物種質庫主任錢前介紹:2015 年,中國開始的第三次全國農作物種質資源普查與收集行動,將在今年收官——「這些珍貴的資源也將成為我們國家重要的資源戰略儲備。」
中國科學院院士、國家作物種質庫主任錢前|騰訊科學 WE 大會
登船資格
最早是諾亞,對那些有資格登上他方舟上的動物精挑細選;後來是冒險家、傳教士,或那些樂於常年跋涉在絲綢之路上的商賈,判斷哪些類型的種子需要隨身而行,決定了他們的性命和財富。無論是跨越邊境還是穿越時間,每一粒被期望抵達的種子都不簡單。
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國家作物種質庫擁有一套嚴苛和縝密的標準,篩選能獲得登船資格的種質資源。
首先是要找到「值得」的種子。比如,仍在進行中的第三次普查收集,在目前已知最高海拔作物種植點(4750 米),考察收集隊採集到一份「崗巴青稞」——對於當地百姓來說,這就是在那個極高海拔特殊生態環境的小氣候當中最適宜生存的作物品種。
收集之後的下一步,是相關信息整理。比如確定採集的位置信息時,經常需要聽當地人口述:這種青稞種植了多久?從他記事起有哪些對這種作物的印象和觀察?它常會出現在什麼地形,山坡還是平地?陽面還是陰面?當地人怎麼利用,吃的更多還是祭祀儀式更多?
完成了這些只有在當地才能獲取的信息之後,更嚴苛細緻的甄別就開始了,根據作物種質資源中心副主任郭剛剛的介紹,這相當於要給每一份種質註冊一個「身份證」:基本信息包括「身高體重」——如株高多高、穗子多長、籽粒多大、區別於其他品種典型的特徵性狀都有哪些?還以「崗巴青稞」為例,因為在西藏採樣,所以這些基本性狀鑑定工作一般都必須在本地區完成,為的是明確種質樣本的性狀是否穩定,要經過兩到三年的觀察記錄後,才能將信息編目,並將樣本帶到種質庫進行保存。
國家作物種質庫
在真正「登船休眠」之前,還有最後一輪體檢:「首先是看它的發芽率行不行?因為種子入庫能存放幾十年,如果種子本身發芽率低質量不好,帶病生蟲,或者有其他的問題,不合格的話長期保存也不安全。」然後還需要經歷乾燥脫水進入一種「沉睡」狀態,就像「三體」小說里描述的人們通過脫水來應對「亂紀元」。對於種子,乾燥脫水和密封包裝是主要手段;對於莖尖、休眠芽、花粉這些組織材料,液氮保存是常態(這似乎就更符合星際飛船里休眠倉的想像了)。
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至此,登船完畢,向未來出發!
大戰植物殭屍
可是,被喚醒的時候,未必是要「種子」挺身而出,拯救世界。更大的可能是,檢測一下看種子是否還健康地活著。想想開頭你回憶起的那些科幻故事,是不是恐怖的情節都出現在需要喚醒的橋段?
種質資源數十年的時間旅行並不輕鬆,國家作物種質庫的標準是「至少保證五十年,仍可喚醒」。除了通過乾燥讓種質進入「沉睡」狀態,在保存過程中還需要持續定期檢測,種子的健康標準是發芽率 90% 以上,一旦在某次日常監測中發現某份種子發芽率低於 70%,就需要人為干預,去重新繁殖「更新」一輪。
對於前面提及的青稞一類的種子,保存的穩定時間相對較長,十年為周期檢測一次,但也有更多種子樣本需要非常密集的「體檢」周期。隨著種質庫數量和品類的豐富,全靠人力和經驗,力不從心。
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於是,種質庫就從刻板印象中的農作物大倉庫漸漸變成了先進技術的應用場(這就更有星際飛船的樣子了):X 光自動檢測,取代了人力,執行著更深度精準的「日常體檢」;二維碼取代了傳統的標籤目錄,使得每一份樣本的全部信息都可嚴密溯源……
工作人員將這些技術應用和數字化改造成為「種質庫 2.0」,郭剛剛做了個類比:「就像圖書館,1.0 是收集圖書;2.0 是建立索引;3.0 是形成完整的生態數據;4.0 大概就是全智能化了……日常工作交給機器人,或戴上 AR 眼睛自動讀取動態信息,都不會遙遠。」
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再多想像一步,也許從「數字建模」很快地推進到種質樣本的「數字孿生」也說不定,那就是另一個植物版本的「數字永生」的故事了。
奇幻漂流
實際上,真的有人正在建造一個「數字種質庫」。
數字種質庫概念圖|騰訊科學 WE 大會
今年 WE 大會,騰訊宣布將與中國農業科學院國家作物種質庫共同建造騰訊科技館「數字種質庫」,計劃利用 3D 建模等數位技術,將國家作物種質庫全品類種質資源數字化掃描,三維動態呈現,讓公眾不受時空限制,觀察種子生長全生命周期狀況,深入探索種子的奧秘。
種質庫更迷人的一點,是它既貯藏農耕文明的火種,又表達著航海文明的傳承(我們現在享受的多數農作物,都得益於歷史上每一次的人口遷徙和全球貿易);它既是關乎國家安全的,也是保障全球化未來共同命運的。
以中國國家種質庫為核心的國家農作物種質資源保護體系,保存了糧、棉、油、果、蔬、茶、糖、桑、草等 340 類作物 2000 余種,農作物種質資源總量達 54 萬份。這其中既包括了中國獨有的起源品種,比如大豆(種質庫中保存有 4 萬多份種質資源);也包括的中國馴化的典型,比如水稻(在種質庫主要農作物存儲中占比最高,達 19%——這代表著中國最重要的起源馴化作物之一);更包括了各種歷史上文明交流中從別處而來、之後生根於此的重要作物(如玉米、番茄等)。
國家作物種質庫
新一輪的種質資源全球化交流互利,也許就將建立在各國不斷數字化的種質庫「新版本」之上,不再是商賈駝隊背負的木車麻袋,不再是船艙木桶。
種子的魅力,在於傳承綿延,更在於漂流變換、開枝散葉。這時候,種子就代表了我們延續和嚮往的文明。
作者:沈知涵
編輯:malt
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