基因库：种子的“诺亚方舟”

□文/卢宝荣

常年保持-18°C 的挪威斯瓦尔巴全球种子库

一则乌克兰国家基因库在俄乌军事冲突中被炸、导致约16 万份植物种子样本被毁的消息，犹如一石激起千层浪，迅速在全球网络上传开。尽管这条消息的真实性最后没有被证实，但是由此引发的人们对植物种子的担忧仍没有被放下，甚至引发了更广泛的热议。很多人更是开始关注这样一些问题：什么是基因库？基因库与种子有什么关系？

什么是基因库

“基因库”这个名称为舶来品，是由英文名称Gene Bank 翻译而来，因此也被称为“基因银行”。简单理解，基因库就是储存基因资源的仓库或银行。由于基因库中主要储存着承载基因或基因资源的种子，基因库也被称为“种子库”。

此外，一些基因库中还储存着除了种子以外的其他生命体，如器官、组织、细胞，甚至DNA。因此，基因库还被称为“种质资源库”和“遗传资源库”等。

尽管名称不同，但是它们的意思基本一样，这是由于现代基因库的功能变得越来越复杂，内容越来越具有综合性，其名称也相应出现了多种形式，但现在更逐渐趋向于使用“基因库”这个名称。例如，位于我国深圳的国家基因库（CNGB）就是一个世界领先，集生物样本资源、生物信息数据和生物活体储存等于一体的多功能与综合性基因库。

因此，基因库可以被定义为以保护基因资源为目标的人工建筑或设施。

基因资源（种质资源或遗传资源）是指具有实用价值或潜在应用价值的生物遗传材料，包括DNA、基因、细胞、组织、器官等。

种子是植物的重要器官，无论是种子还是其他器官、组织或细胞，它们都是有生命的存在。基因库中储存的也必须是有生命的活体，如果储存条件满足不了生命的延续，在储存过程中造成这些生命体死亡或丧失了生命活力，那就失去了对基因资源保护的意义。

因此，基因库必须是一种能够保证被储存生命体具有活力的人工设施，在这样的设施中，储存的生命体能够维持最低的生命活动，但又尽可能长时间地保持生命的活力状态。由此可见，基因资源的保护是一项极具挑战性的事业。

有一个真实故事可以充分体现基因资源的重要性。在20 世纪70 年代，柬埔寨陷入了一场国内战争，农业生产受到了极大影响，就连该国最重要的主粮水稻也因为战乱而无法种植，以至于当战争结束之后才发现，当地曾普遍种植的水稻品种几乎完全丧失，使整个国家战后的粮食安全面临巨大挑战！所幸的是，在战争发生之前，该国将完整的水稻品种资源保存在国际水稻研究所（IRRI）的国际水稻基因库（IRG）里。在困境之中，IRG 将这一整套水稻品种资源还给柬埔寨，使该国的水稻生产得以恢复。

基因资源的保护方法

由于世界人口迅速增长，加之气候变化和人类过度干扰自然，导致大量物种濒危与灭绝。据不完全统计，在过去500年里，已经有近1 000 个物种灭绝！很多物种甚至在人类认识它们之前就已经灭绝了。

从地球上消失的物种，永远不再回来，这是地球的悲哀、人类的悲哀，也是一场大灾难。因此，国际组织和各国政府都纷纷呼吁并采取紧急措施，拯救和保护正在消亡的生物物种。

通常，基因资源的保护包括就地保护和迁地保护这两大类。

就地保护，也称为原地保护或原生态保护。顾名思义，就地保护是指在特定空间范围内，通过保护原生态环境来达到保护动植物物种的目的。国家或省一级政府设立的自然保护区就是按照需求，在特定的空间范围内尽量减少人类的活动干扰来保护动物或植物。对于栽培植物的就地保护，也采用农家保护方法，即在农田生态环境中利用农事活动、食品需求和文化习俗等，对传统的农家品种以及珍贵的种质资源进行种植与保护。

迁地保护，也称为异地保护或易地保护，是指将目标动植物的活体样本从其原生境或原产地迁移到适宜的生活环境，如动物园、水族馆和植物园中进行饲养、种植和繁殖的一种保护方法；或是将目标的动植物样本放置在特殊的设施中，如基因库中进行保存的一种方法。

这些基因资源可以被随时取出进行繁殖，即使这些物种在原生境中消失了，也能够通过基因库中保存的种子或细胞的人工种植和扩大繁殖，将其保留下来，避免这些物种在地球上彻底消失。

基因库中储存的DNA、组织、幼苗和种子都必须是有生命的活体

全球第二大的野生种质资源库——中国西南野生生物种质资源库

基因资源迁地保护的方法众多，但最快捷和常见的保护方式就是通过基因库的方法来实现。通过基因库保存种子或其他样本，可以根据研究或应用的实际需求，随时从基因库中获得。以保存种子的基因库为例，为了确保储存种子的持久生命力，对其进行保护需要一些最基本的软件、硬件设施和其他条件，包括保持低温的种子储藏库、对种子进行繁殖复壮的种植基地、对储存种子动态进行监测和管理的数据库以及各种必要附属条件（如种子萌发率检测实验室、种子分类鉴定实验室等）。

各国基因库现状

早在20 世纪初，很多国家就先后建立了规模不同、功能各异的基因库。目前，全球最大的基因库是有“世界种子的诺亚方舟”之称的斯瓦尔巴全球种子库，它位于挪威的北极圈内，距离极点1 000 多千米，在永久冻土地带中（天然大冰箱），可以经受地震等自然灾害的破坏。

斯瓦尔巴全球种子库储存着来自全球基因库中超过4 000 个植物物种的86 万份种子备份，包括豆类、小麦、稻米等粮食作物种子。

此外，位于全球的各个国际农业研究中心或研究所，都有不同农作物的基因库，储存着大量农作物基因资源。例如，国际水稻研究所专门储存了栽培稻品种以及野生稻不同种类的种子样本12 万余份，国际玉米小麦改良中心也储存了近3 万份玉米种子样本和15 万份小麦种子样本。与此同时，包括中国、印度、巴西、马来西亚、墨西哥在内的生物多样性大国或特色资源国，都有自己的国家和省一级的基因库，确保了大量的独特基因资源的保存。

中国是世界植物种类最丰富的国家之一，拥有3 万多种植物。中国也是世界农作物八大起源中心之一，拥有非常丰富的农作物种类。有几种重要的粮食作物，如水稻、小米（粟）、黄米（黍）和大豆等作物都起源于中国。因此，中国对世界粮食安全作出了巨大贡献。

自20 世纪60 年代以来，中国曾对基因资源进行过多次大规模的考察、收集和研究，当时收集的大量农作物基因资源，目前都储存在中国农业科学院的国家基因库中。

随着国家经济的发展以及对基因资源保护重要性的进一步认识，国家一级的基因库也随之不断建立。目前，影响力最大的基因库是中国西南野生生物种质资源库，它位于云南省昆明市北郊，是亚洲第一大、全世界第二大的野生种质资源库，已保存1 万多种植物的种子，占我国有花植物物种总数的36%。

此外，位于深圳的国家基因库是我国首个国家级综合性基因库，包括生物样本资源库、生物信息数据库、动植物资源活体库，还有数字化平台以及合成与编辑平台。

这些基因库正像植物种子的“诺亚方舟”，在全球气候变化、环境破碎化日益剧烈、战争影响、自然灾害和各种不定因素导致的物种灭绝严峻形势和威胁面前，保护着重要的植物种类。这些“诺亚方舟”中的植物种子和基因资源，将在人类需要它们的时候发挥重要作用，解决全球的粮食安全危机。