千年種子庫的秘密

饒家欣　王鈞杰

英國皇家植物園邱園是世界著名的植物園和植物學研究機構。

在英國西薩塞克斯郡的韋克赫斯特，有一座巨大的銀行，人們可以通過透亮的玻璃一瞥里面的藏品和忙碌的工作人員，卻無法存入或取用金錢，因為這座銀行保存的并不是貨幣，而是數以億計的植物種子，這里的工作人員也不是銀行職員，而是植物學家和志愿者。這座銀行就是英國皇家植物園邱園的千年種子庫。

盡管千年種子庫沒有存放世俗意義上價值連城的財物，其設計標準卻比肩國家金庫，保存種子的地庫位于地下深處，可容納30多輛雙層巴士大小，據說其堅實的建筑結構甚至可抵御核爆炸。為了保持種子長久的活力，種子庫一直處于零下20℃、15%濕度的恒溫恒濕環境。這里還配備了世界頂尖的種子研究設備，用于探索與種子相關的各種科學研究。

英國皇家植物園邱園是世界著名的植物園和植物學研究機構。

為什么人們愿意花費巨資來建造這座種子庫？事實上采集和儲存種子，尤其是糧食作物的種子，從古至今都是農業生產者的一項基礎而重要的工作，也是經濟、便捷又長久的植物遷地保護措施。

對于那些瀕臨滅絕的植物，種子庫中的種子猶如給它們上了一份額外的保險。一旦一個物種滅絕，便意味著它將永遠消失?，F代種植業者往往只種植寥寥幾種作物，利于統一管理和銷售，但這種做法存在潛在的風險。18世紀的愛爾蘭大饑荒就是最好的警示，當時愛爾蘭人普遍種植一種名為“愛爾蘭拉姆潑”的土豆品種作為主糧，這個土豆品種高產卻缺乏對馬鈴薯晚疫病菌的抗性，當疫病襲來，這種土豆便以驚人的速度枯萎死亡，而這場饑荒導致數百萬人或死亡或逃難。類似的情形也曾發生在美洲栗、釀酒葡萄、“大米歇爾”香蕉等作物身上。帶有抗病性的近緣物種或品種為解決疫病提供了可能，但許多作物的野生近緣種或非主栽品種卻往往因為經濟價值不高而為人忽略，而通過種子庫的方式長期保存它們的種子是一個經濟有效的方法。種子相較于動物、植物資源的保存有天然的優勢——大多數植物都會結種子（這些植物被統稱為種子植物，包括松杉柏等裸子植物和梅蘭竹菊等被子植物），種子的個頭比植物成株小很多，非常便于保存，例如高可達60多米的參天巨樹望天樹，其種子只有成人拇指大小，可以輕而易舉地放入玻璃罐中存放。此外許多種子天然具有休眠的特性，經過一定干燥處理后，在合適的條件下可保存數百甚至上千年。

在建造千年種子庫之前，已有許多科研人員和機構嘗試大量保存植物種子，尤其是經歷過饑荒和戰亂的一代人，對此事尤其執著。20世紀20年代，蘇聯植物學家尼可萊·瓦維洛夫帶隊在世界各地采集作物和其近緣植物的種子，他們在50余個國家收集了25萬份種子，將其保存于圣彼得堡的瓦維洛夫種子庫，在經歷了二戰炮火的摧殘后，種子庫在數名不畏犧牲的植物學家的堅守中幸存了下來。二戰后，許多國家建立了自己的種子庫，如中國國家作物種質庫、美國國家遺傳資源保存中心等，其中最負盛名的要數有著“世界末日種子庫”稱號的斯瓦爾巴德全球種子庫。然而，大多數種子庫保存的種子都來源于作物或其近緣物種，它們只占全球已知植物很小的比例。

1974年，英國皇家植物園在其韋克赫斯特分園建立了種子庫，并由邱園管理運營。剛開始，它也主要收集糧食作物近緣種的種子，特別是禾本科和豆科植物的種子。不過作為世界上收集了最多活植物物種的植物園和世界名聞遐邇的植物分類學研究中心，邱園有著更為宏大的愿景和目標。1983年起，種子庫開始致力于收集干旱和半干旱地區植物的種子（約占世界種子植物數量的2%），這里有許多對人類有用或潛在有用的植物，也是小麥等重要農作物的原產地，而它們面臨著荒漠化以及人口增長帶來的威脅。經過一系列研究，科學家還發現這些地區的植物種子非常耐脫水保存，可以用同一套標準的方法完成大量種子的采集和儲藏。當然除了收集外來植物種子，種子庫也收集英國本土植物種子，至20世紀末就收集了英國655種植物的種子，約占其國家所有種子植物數目的 45%。

英國皇家植物園邱園的實驗室，研究員正在檢驗冷藏的植物DNA樣本。

英國皇家植物園標本館的非洲植物館，館長正在展示收藏的植物標本。

在完成了大量的前期工作后，20世紀90年代，邱園提出一個雄心勃勃的計劃，即如今的千年種子庫項目。其初期目標是在2010年收集和保存全球10%種子植物的種子，約24000種，同時儲藏所有英國本土種子植物的種子，遠期目標則是在2020年完成全球20%種子植物的保存。為了實現上述目標，它在韋克赫斯特分園投資1.24億美元，規劃了一座高標準的全新建筑，除此之外，邱園也投入大量資金開展種子存儲方面的研究，并鼓勵全世界的植物保護和種子保存技術的轉讓和共享，為其他研究機構提供研究所需的種子，進行相關的植物栽培野化研究，最后它還將鼓勵和種子相關的科普工作，促進公眾對植物保育的興趣。

2000年，用于保存種子的建筑順利建成，當時的威爾士親王（即如今的英國國王查爾斯三世）親臨現場進行揭幕。2010年，千年種子庫完成了其初期目標。2020年，千年種子庫收集的種子量達到了驚人的24億粒。截至2023年1月，種子庫共保存了98418份種子，涵蓋40018種植物，其中既有我們熟悉的常見樹種，也有少見的新發現物種以及瀕臨滅絕的植物品種。這其中，最典型要數皮特凱恩苘麻，這是一種只分布于太平洋中南部皮特凱恩群島的錦葵科植物，植株的模樣有點像棉花，花朵酷似黃色的小鈴鐺，人們以為它早已滅絕，幸運的是，2003年，有且僅有1株皮特凱恩苘麻在島上被重新發現，植物學家采集了一些種子輾轉寄給了千年種子庫。2005年，一場山體滑坡殺死了島上那株幸存的苘麻，導致這一物種在野外滅絕。得益于種子庫保存的種子，邱園和其合作者成功繁育出這種苘麻的小苗，并重新引入其原產地皮特凱恩群島，如今人們也能在邱園觀賞到這種極度瀕危的植物。

2010年上海世博會英國館的主體建筑“ 種子圣殿”，靈感來源于千年種子庫項目，其6萬多根透明亞力克管中包藏著各種各樣的種子，這些種子全部由中國科學院昆明植物研究所的中國西南野生生物種質資源庫提供。

千年種子庫保存的種子樣品中有75%都用于科學研究，其中非常關鍵的一項科學問題是各種各樣的植物種子需要怎樣的保存條件才能長期保持活力。這一問題曾長久困擾種子研究者，直到20世紀末，人們才整理出一些頭緒。

自然界中一些長壽的種子給了科學家破解長期保存種子難題的信心。第二次世界大戰期間，倫敦遭到轟炸，導致英國自然歷史博物館發生火災，救火的過程中，植物標本室保存的一些種子標本被掩埋，令人意外的是，其中一些種子竟然在一段時間后發芽了。經過仔細核對，博物館員工發現這些種子的采集時間是1713年，采集于中國，這一奇聞開始讓人們意識到，種子在保存百年后仍然有可能保持活力。在中國，也有極為長壽的種子記錄在案。20世紀50年代，一批在遼寧普蘭店的泥炭地中埋藏了950±80年的古蓮種子被發掘出來，借助這些古蓮子，中國科學院植物研究所北京植物園（現國家植物園南園）成功培育出普蘭店古蓮，并順利開花結果。

經過一系列種子保存試驗，種子庫的研究人員慢慢總結出了一條標準化的種子采集、甄選、干燥和儲存流程。在采集種子階段，科學家需要記錄多項基本信息，如采集的地理位置、生境、采集年份，而且在采收種子的同時，還要采集一份植物的憑證標本用于物種的鑒定。憑證標本是一份壓平的干燥植物，對于小型草本，通常需要采集全株，包括根、莖、葉以及花或果實，而對于木本植物，則需要采集一段帶有葉及花或果實的枝條，植物分類學家可以根據憑證標本確認其物種名稱。根據種子庫制定的采集方針，一次采集的種子數量不應超過其所結成熟種子數的20%，以減少采種過程對植物種群的影響。當種子來到千年種子庫，它們首先在15℃和15%濕度的環境中進行干燥，這一干燥工序可使種子的壽命延長40倍。干燥完成后，種子會被送去清洗，去除雜質。工作人員會抽取部分干凈的種子，通過切割或X光照射進行質量檢測，查看種子是否完整，是否含有蟲卵等。干凈合格的種子會被賦予一個獨一無二的序列號，并裝入密封容器，貼上標簽，儲存于零下20℃的地庫中。冷凍后的種子會被抽樣檢測其發芽率，每隔10年進行一次，已確保種子庫中保存的種子仍然活著。每一項數據都被記錄在案，并進行歸檔整理。

邱園意識到，僅僅依靠自身的力量很難實現其宏大的種子收集目標，因此在規劃千年種子庫項目伊始，它就被確立為國際項目。項目初期，邱園就和許多干旱地區的國家簽署了合作協議。如今，有97個國家和地區、260家機構參與了這項世界上最大的植物遷地保護計劃。雖然韋克赫斯特的種子庫規模巨大，但并非所有的種子都保存于此，根據合作協議，采集自各個參與國的種子大多仍然保存在本國，只有少量被送往邱園的種子庫、其他合作機構或私人收藏。

20世紀80年代，邱園就和中國的研究機構展開了合作，它和中國科學院下屬的多家涉及植物領域的研究所建立聯系，為多名研究人員提供培訓項目，并數次聯合舉辦植物科學考察。2004年，中國科學院正式與邱園簽署合作協議，參與其千年種子庫項目。兩者的合作還拓展至2010年的上海世博會，當時英國館的主體建筑“種子圣殿”因其獨特的造型和人與自然和諧相處的理念受到了游客追捧，被觀眾認為是“最具創意”之館?！胺N子圣殿”的靈感就來源于千年種子庫項目，其6萬多根透明亞力克管中包藏著各種各樣的種子，這些種子全部由中國科學院昆明植物研究所的中國西南野生生物種質資源庫提供，展覽結束后，一部分亞力克管被運往昆明，如今我們依然能在昆明植物園見到它們。截至2022年，千年種子庫中有379份種子來自中國，70%以上由中國機構提供且基本為中國特有種。中國西南野生生物種質資源庫建成于2007年，在設計、建設和運營階段均得到了邱園的技術支持，目前其保存的野生植物種子數已超過萬種，規模僅次于邱園的千年種子庫。

直到如今，我們依然對眾多植物的種子形態和特性知之甚少，許多植物無法用常規的干燥冷凍法保存，它們中的大量種類分布于熱帶地區，這些地方有著全球最豐富的生物多樣性。另一些植物，如苔蘚和蕨類，它們不產生種子，無法通過種子進行保存，千年種子庫及其合作伙伴正在努力尋找保存這些特殊植物的新方法。

也許千年種子庫中被靜靜安放的大量種子永遠都用不上，但一旦需要使用它們時，卻可能起到至關重要的作用，也許它是某一瀕臨滅絕植物恢復種群的希望，也許它能幫助結束一場嚴重的植物疫病，也許它攜帶著作物高產的基因。正如大衛·阿滕伯勒爵士在紀錄片《綠色星球》最后一集中所說，面對如此多瀕臨滅絕的植物物種，我們需要一份保險。這正是千年種子庫所提供的——未來世界的一份綠色希望。

（責編：劉婕）