国家种质资源库:守护未来的生物多样性
人类的未来有赖于地球上丰富的生物多样性。各种生物不仅为当代社会提供粮食来源,也为后代创造健康的生存环境。在瑞士,众多植物品种被保存在由瑞士农业研究中心(Agroscope)维护的国家种质资源库中。作为瑞士农业科研领域的重要机构,Agroscope 致力于保护这些珍贵资源,为未来农业与粮食安全奠定基础。

由于集约化农业、气候变化、环境污染以及其他因素的影响,瑞士乃至全球各地的生态系统正持续退化,生物多样性因此面临威胁。为了扭转这一趋势,保护种质资源至关重要。
农业植物生物多样性的保存方式多种多样:许多野生植物和农作物品种被保存在田间种植资源圃中;部分植物则保存在实验室,或以种子形式长期储存。
位于沃州尚然的瑞士农业研究中心(Agroscope)园区,设有两座重要的种质资源库。谷物、蔬菜和芳香植物种子保存在种子库中;果树、马铃薯和葡萄藤样本则保存在离体保存核心种质库中。

一座种子图书馆,数以千计的资源
Agroscope 员工西里尔·施内夫林打开种子库大门,映入眼帘的是冷藏室内一排排摆满货架的储存箱。这里的温度常年维持在4摄氏度。
他从架上取下一只储存箱,并拿出一个标有“Avondefiance”的小纸袋。袋中装着一份生菜种子样本,它是库内保存的13,000份种质资源材料之一。这些材料涵盖谷物、蔬菜及其他农作物,均采集于特定地点和时间。
“这里就像一座收藏着能够发芽种子的图书馆,只等人们把它们从书架上取下并重新播种。”西里尔解释道。
这些活的档案中,有些已有超过百年历史,其中仍保存着20世纪初收集的植物品种。
种子库的用途十分广泛。研究人员有时会利用这些古老品种进行杂交,希望培育出更耐候或更抗病的新作物。种子库中的样本也被用于瑞士植物园展览,或提供给希望恢复传统地方品种的农民使用。

冷藏室参观随后来到地下层。
为了让种子能够长期保存,西里尔和同事们将其存放在温度维持于零下20摄氏度的大型冷冻库中。在进入冷冻库之前,样本需先经过数天干燥处理,再以铝箔袋进行真空封装。
这种方法使部分谷物种子即使储存长达50年,仍能保持发芽能力。
每年,研究人员都会挑选部分品种重新播种,并收获新种子。这些新种子随后用于补充种子库收藏,确保未来数十年仍能持续保存这些资源。
种子库中还收藏着不少有趣的历史品种。例如19世纪末被称为“奇迹小麦”的小麦品种,由于穗部异常饱满,曾让人们相信它能够带来更高产量。
其他珍贵收藏还包括山羊草——人类最早种植的谷物之一,以及世代生长于莱茵河谷的“Ribelmais”玉米品种。

试管中的植物世界
离体保存核心种质库与冷藏种子库形成鲜明对比。
种子库的货架摆满储存箱,而核心种质库的架子上则排列着数百支试管。在明亮灯光照射下,试管中珍贵的植物样本清晰可见:幼小植株扎根于凝胶培养基中。
这些实验室里的“盆景植物”包括柠檬、克莱门氏小柑橘、草莓、覆盆子、柠檬香蜂草以及牛至等品种。
这里保存的400份植物种质资源材料,对于农业领域而言极具价值。一旦植物资源因极端天气或疾病而遭受严重损失,这些样本可用于恢复相关品种。

“植物在离体培养环境中生长速度更快,因为较少受到季节变化影响。”研究人员埃里克·德罗兹解释道。
他以马铃薯为例指出,其在实验室中的繁殖速度最高可达露地种植的100倍。
当试管中的植株长到一定大小后,研究人员会将其切割成多个带有芽点的小段,再分别置入新的试管中培养。
这项工作必须在完全无菌环境下进行。
离体培养不仅能够在短时间内大量获得植物材料,大幅提高科研效率,也为部分外来植物在瑞士实现商业化种植创造了可能。

超越国界的合作
Agroscope 国家种质资源库与地方机构之间的密切合作,对农业植物生物多样性的保护至关重要。然而,国际合作同样发挥关键作用。
瑞士与另外150个国家共同通过《粮食和农业植物遗传资源全球行动计划,展现了携手保护全球农作物资源的承诺。
这一承诺促成了位于挪威永久冻土层中的斯瓦尔巴全球种子库(Svalbard Global Seed Vault(英))的建设。
这座设施被誉为“植物界的诺亚方舟”。作为高度安全的储存设施,它保存着来自世界各地种质资源库的种子备份。全球各国种质资源库定期将种子复制样本送往这里长期保存。
截至目前,Agroscope 国家种质资源库已向斯瓦尔巴全球种子库存入10,422份种质资源材料,以保障瑞士植物遗传资源能够长期保存。

然而,正如埃里克·德罗兹所指出:“如果无法识别这些遗传资源,仅仅保存它们并没有意义。”
因此,识别和鉴定保存样本已成为国际农业植物生物多样性保护合作的重要课题。
这项工作需要研究人员像侦探一样追踪各种线索。
“我们所采用的分析方法,其实也被广泛用于刑事鉴定和亲缘关系检测。核心工作是将各种数据与其他实验室保存的数据进行比较。”他解释说。
为了绘制植物样本的遗传图谱,科学家会分析脱氧核糖核酸(DNA)中的分子标记。这些标记能够显示两种植物之间的遗传相似程度。
借助这些技术,研究人员不仅能够发现被错误命名的样本,也能找出名称不同但实际上属于同一品种的植物。
例如,在瑞士被称为“Blaue Österreich”的马铃薯品种,在法国被称为“Bleue d’Auvergne”,在瑞典被称为“Karjalan Musta”,而在德国则被称为“Skerry Blue”。