2022 年 11 月 20 日，" 科普中國 - 我是科學家 " 第 40 期 " 種子的故事 " 現場，中國科學院昆明植物研究所正高級工程師、中國西南野生生物種質資源庫項目建設時期總工藝師楊湘雲帶來演講《建一艘包羅萬象的種子方舟》。
楊湘雲演講視頻：
以下為楊湘雲演講實錄：
大家好，我是中國科學院昆明植物研究所的楊湘雲。今天與大家分享種子與種子庫的故事。中學時我最喜歡的學科是數學，後來機緣巧合，上大學大學了植物學。到了攻讀博士學位時，開始從事種子生物學的研究。
求學時的照片｜楊湘雲供圖
我做種子研究的第一個實驗對象是一種仙人掌科的植物，叫秘魯天輪柱。它的種子很小，像黑芝麻一樣，看起來平平無奇，也沒什麼生機。但當我把它播種，看到它發芽時，感受到了生命的力量帶給我的震撼和感動。
仙人掌科植物秘魯天輪柱（Cereus repandus）的種子，以及發芽的種子｜楊湘雲供圖
後來我才知道，秘魯天輪柱在南美洲是非常重要的一種植物，既可以用于觀賞，它的果實，秘魯蘋果，也可以食用。這種生命帶給我的震撼，激發了我對種子的興趣。
秘魯天輪柱（左）及秘魯天輪柱的果實秘魯蘋果（右）｜楊湘雲供圖
種子是植物的小 baby，延續着物種的夢想。種子的世界是多姿多彩的。從形态上說，種子千姿百态，大小、形狀、結構、顔色等等。種子傳播的方式也是各顯神通，采用不同的方式擴散分布地，實現物種延續的夢想。像蒲公英的種子，自己有傘狀的翅膀，可以随風飄揚，椰子的種子可以随着水流走，還有一些種子，借助動物來實現擴散，還有一些種子自身可以炸裂、自食其力地分散。
種子的 " 生活 " 節奏也是多種多樣的。就萌發時間而言，不同的種子也有不同的節奏。有些物種的種子的萌發時間非常快，像沙漠植物梭梭樹的種子。隻要給它水分，兩三個小時以後它就可以萌發了。而另外一些物種，像喜馬拉雅的嵩草，需要五年的時間才可以發芽。
種子的壽命也是千變萬化的。1952 年，我國科學家在遼甯省普蘭店的一處窪地進行挖掘，在 1-2 米深的泥炭層中發現了一批古蓮的種子。經中國科學院考古研究所的專家測定，這些古蓮子的壽命約在 930-1250 歲之間。這批蓮子後來被拿到北京植物園種植，竟依然能夠發芽、開花、結果。
國家植物園（南園）内綻放的古蓮 | 光明網 , 吳倩供圖
蓮子有 1000 多年的壽命已經很長了，但在種子壽命上仍稱不上是冠軍。據加拿大人 1967 年的報道，在北美育肯河中心地區的旅鼠洞中曾找到 20 多粒北極羽扇豆（" 魯冰花 "）種子，這批深埋凍土層中的種子經測定已有 1 萬多年的曆史。但有趣的是，經播種後，其中 6 粒居然還能發芽成長。
種子的壽命可以很短，也可以很長，這取決于幾個因素。第一取決于它的遺傳本性，與品種特點有關。一般來說，那些種皮堅硬、不透水、不透氣的種子壽命往往比較長。第二，取決于貯藏的條件。像凍土層、泥炭層就是比較理想的貯存之處。還有許多因素都可能影響種子的壽命。以含水量為例，一般來說，種子含水量越低，壽命就越長。有科學家通過實驗發現，種子含水量在 4% 到 14% 之間，每減少 1% 的水分，壽命就可以延長一倍。溫度對種子壽命也有影響。據試驗，在 0 攝氏度到 50 攝氏度之間，貯藏的溫度越低，種子壽命就越長。科學家也發現，89% 以上的物種的種子，都可以通過幹燥後低溫保藏的形式來保存。
因此，我們可以有意識地通過調整種子的貯藏條件來延長它們的壽命。這也是我有幸參與的國家重大科學工程，中國西南野生生物種質資源庫的建設背後重要的考量之一。将種子進行幹燥和冷凍的保存，那它們的壽命可以顯著延長。像棉花的種子，我們推測，在合适的條件下，其壽命可達 17000 多年，而大豆，雖然壽命最短，也可以保藏 214 年。将種子保藏如此之長的時間，它們還活着、還可以發芽，這就是種子庫的原理。
幾種種子的壽命對比｜楊湘雲供圖
為什麼要建種子庫，種子庫在植物多樣性保護的行動之中有什麼優越性？
首先，将種子保存在種子庫中，可以降低就地保存中的一些潛在風險，比如自然災害還有人類活動可能帶來的影響。另外，在種子庫中，種子被保存在小瓶子中，一個瓶子可以容納的種子數量很大。可以說是，在最小的空間中，保存最大的植物多樣性。所以，無論是從保存的物種的數量，還是從種子個體的數量，亦或是從遺傳的多樣性程度來說，種子庫都有非常大的優越性。此外，我們也需要利用種子庫中保藏的種子完成很多任務，比如進行科學研究、生态恢複、種群恢複、引種栽培等。
理想的種子庫需要在盡可能久的時間内，保存我們希望能夠延長壽命的種子的。因此，在設計種子庫開始，堅固、厚實、不會輕易被自然和人為行為損壞，便是重要的考量因素。
設計厚實、堅固的種子庫｜楊湘雲供圖
建成的中國西南野生生物種質資源庫的大樓｜楊湘雲供圖
我們稱中國西南野生生物種質資源庫為生物種質資源庫，因為它是一個綜合的保藏體系，那裡除了保存種子之外，還保存植物 DNA、植物離體、動物種質和微生物。它已經成為亞洲第一、世界第二的野生生物種質資源庫。
目前，我們在全國範圍内收集集保存種子總量達10,917 種，87,863 份。中國的種子植物的物種數是三萬多份。我們計算過，截止到 2021 年 12 月，中國西南野生生物種質資源庫保存的植物物種數量，已經占到了中國種子植物總數的 35%。
有了種子庫，不僅可以保藏種子，還可以進行種質創新的研究。三七是全國第一大中藥品種。2020 年，雲南三七産值達 380 億，栽培面積 40 萬畝。三七産業的主要問題是病害頻發，連作障礙，沒有新品種。三七的種子攜帶病原微生物，導緻種子苗普遍帶病。我們通過大田篩選抗性單株，建立胚性細胞系及其超低溫保存體系，使得珍貴的三七抗性種質可以長期保存并快速形成品種。通過胚性細胞系可以生産無病苗，在三七 400 年人工栽培曆史上第一次阻斷了病原的代際積累。有望通過無病苗的推廣，建立全新的三七無病種子種苗體系，減少三七的連作障礙，服務産業。我們還獲得了多倍體三七新種質，建立了三七遺傳轉化體系。
我認為，修建種質資源庫就像是我們給中國種質資源購買的‘保險’。種質庫也像一個銀行，不僅保存了一份可能，還可以為我們帶來更多的幫助，像利息一樣，可以為自然和人類帶來更多的收益。另外，它也像一艘諾亞方舟，當有物種在野外消失時，我們随時可以從種子庫裡取出來，讓這個物種重新生長在地球上。
演講嘉賓楊湘雲：《建一艘包羅萬象的種子方舟》
策劃 / 監制：吳歐
作者：楊湘雲
