千年种子库的秘密

饶家欣　王钧杰

英国皇家植物园邱园是世界著名的植物园和植物学研究机构。

在英国西萨塞克斯郡的韦克赫斯特，有一座巨大的银行，人们可以通过透亮的玻璃一瞥里面的藏品和忙碌的工作人员，却无法存入或取用金钱，因为这座银行保存的并不是货币，而是数以亿计的植物种子，这里的工作人员也不是银行职员，而是植物学家和志愿者。这座银行就是英国皇家植物园邱园的千年种子库。

尽管千年种子库没有存放世俗意义上价值连城的财物，其设计标准却比肩国家金库，保存种子的地库位于地下深处，可容纳30多辆双层巴士大小，据说其坚实的建筑结构甚至可抵御核爆炸。为了保持种子长久的活力，种子库一直处于零下20℃、15%湿度的恒温恒湿环境。这里还配备了世界顶尖的种子研究设备，用于探索与种子相关的各种科学研究。

英国皇家植物园邱园是世界著名的植物園和植物学研究机构。

为什么人们愿意花费巨资来建造这座种子库？事实上采集和储存种子，尤其是粮食作物的种子，从古至今都是农业生产者的一项基础而重要的工作，也是经济、便捷又长久的植物迁地保护措施。

对于那些濒临灭绝的植物，种子库中的种子犹如给它们上了一份额外的保险。一旦一个物种灭绝，便意味着它将永远消失。现代种植业者往往只种植寥寥几种作物，利于统一管理和销售，但这种做法存在潜在的风险。18世纪的爱尔兰大饥荒就是最好的警示，当时爱尔兰人普遍种植一种名为“爱尔兰拉姆泼”的土豆品种作为主粮，这个土豆品种高产却缺乏对马铃薯晚疫病菌的抗性，当疫病袭来，这种土豆便以惊人的速度枯萎死亡，而这场饥荒导致数百万人或死亡或逃难。类似的情形也曾发生在美洲栗、酿酒葡萄、“大米歇尔”香蕉等作物身上。带有抗病性的近缘物种或品种为解决疫病提供了可能，但许多作物的野生近缘种或非主栽品种却往往因为经济价值不高而为人忽略，而通过种子库的方式长期保存它们的种子是一个经济有效的方法。种子相较于动物、植物资源的保存有天然的优势——大多数植物都会结种子（这些植物被统称为种子植物，包括松杉柏等裸子植物和梅兰竹菊等被子植物），种子的个头比植物成株小很多，非常便于保存，例如高可达60多米的参天巨树望天树，其种子只有成人拇指大小，可以轻而易举地放入玻璃罐中存放。此外许多种子天然具有休眠的特性，经过一定干燥处理后，在合适的条件下可保存数百甚至上千年。

在建造千年种子库之前，已有许多科研人员和机构尝试大量保存植物种子，尤其是经历过饥荒和战乱的一代人，对此事尤其执着。20世纪20年代，苏联植物学家尼可莱·瓦维洛夫带队在世界各地采集作物和其近缘植物的种子，他们在50余个国家收集了25万份种子，将其保存于圣彼得堡的瓦维洛夫种子库，在经历了二战炮火的摧残后，种子库在数名不畏牺牲的植物学家的坚守中幸存了下来。二战后，许多国家建立了自己的种子库，如中国国家作物种质库、美国国家遗传资源保存中心等，其中最负盛名的要数有着“世界末日种子库”称号的斯瓦尔巴德全球种子库。然而，大多数种子库保存的种子都来源于作物或其近缘物种，它们只占全球已知植物很小的比例。

1974年，英国皇家植物园在其韦克赫斯特分园建立了种子库，并由邱园管理运营。刚开始，它也主要收集粮食作物近缘种的种子，特别是禾本科和豆科植物的种子。不过作为世界上收集了最多活植物物种的植物园和世界名闻遐迩的植物分类学研究中心，邱园有着更为宏大的愿景和目标。1983年起，种子库开始致力于收集干旱和半干旱地区植物的种子（约占世界种子植物数量的2%），这里有许多对人类有用或潜在有用的植物，也是小麦等重要农作物的原产地，而它们面临着荒漠化以及人口增长带来的威胁。经过一系列研究，科学家还发现这些地区的植物种子非常耐脱水保存，可以用同一套标准的方法完成大量种子的采集和储藏。当然除了收集外来植物种子，种子库也收集英国本土植物种子，至20世纪末就收集了英国655种植物的种子，约占其国家所有种子植物数目的 45%。

英国皇家植物园邱园的实验室，研究员正在检验冷藏的植物DNA样本。

英国皇家植物园标本馆的非洲植物馆，馆长正在展示收藏的植物标本。

在完成了大量的前期工作后，20世纪90年代，邱园提出一个雄心勃勃的计划，即如今的千年种子库项目。其初期目标是在2010年收集和保存全球10%种子植物的种子，约24000种，同时储藏所有英国本土种子植物的种子，远期目标则是在2020年完成全球20%种子植物的保存。为了实现上述目标，它在韦克赫斯特分园投资1.24亿美元，规划了一座高标准的全新建筑，除此之外，邱园也投入大量资金开展种子存储方面的研究，并鼓励全世界的植物保护和种子保存技术的转让和共享，为其他研究机构提供研究所需的种子，进行相关的植物栽培野化研究，最后它还将鼓励和种子相关的科普工作，促进公众对植物保育的兴趣。

2000年，用于保存种子的建筑顺利建成，当时的威尔士亲王（即如今的英国国王查尔斯三世）亲临现场进行揭幕。2010年，千年种子库完成了其初期目标。2020年，千年种子库收集的种子量达到了惊人的24亿粒。截至2023年1月，种子库共保存了98418份种子，涵盖40018种植物，其中既有我们熟悉的常见树种，也有少见的新发现物种以及濒临灭绝的植物品种。这其中，最典型要数皮特凯恩苘麻，这是一种只分布于太平洋中南部皮特凯恩群岛的锦葵科植物，植株的模样有点像棉花，花朵酷似黄色的小铃铛，人们以为它早已灭绝，幸运的是，2003年，有且仅有1株皮特凯恩苘麻在岛上被重新发现，植物学家采集了一些种子辗转寄给了千年种子库。2005年，一场山体滑坡杀死了岛上那株幸存的苘麻，导致这一物种在野外灭绝。得益于种子库保存的种子，邱园和其合作者成功繁育出这种苘麻的小苗，并重新引入其原产地皮特凯恩群岛，如今人们也能在邱园观赏到这种极度濒危的植物。

2010年上海世博会英国馆的主体建筑“ 种子圣殿”，灵感来源于千年种子库项目，其6万多根透明亚力克管中包藏着各种各样的种子，这些种子全部由中国科学院昆明植物研究所的中国西南野生生物种质资源库提供。

千年种子库保存的种子样品中有75%都用于科学研究，其中非常关键的一项科学问题是各种各样的植物种子需要怎样的保存条件才能长期保持活力。这一问题曾长久困扰种子研究者，直到20世纪末，人们才整理出一些头绪。

自然界中一些长寿的种子给了科学家破解长期保存种子难题的信心。第二次世界大战期间，伦敦遭到轰炸，导致英国自然历史博物馆发生火灾，救火的过程中，植物标本室保存的一些种子标本被掩埋，令人意外的是，其中一些种子竟然在一段时间后发芽了。经过仔细核对，博物馆员工发现这些种子的采集时间是1713年，采集于中国，这一奇闻开始让人们意识到，种子在保存百年后仍然有可能保持活力。在中国，也有极为长寿的种子记录在案。20世纪50年代，一批在辽宁普兰店的泥炭地中埋藏了950±80年的古蓮种子被发掘出来，借助这些古莲子，中国科学院植物研究所北京植物园（现国家植物园南园）成功培育出普兰店古莲，并顺利开花结果。

经过一系列种子保存试验，种子库的研究人员慢慢总结出了一条标准化的种子采集、甄选、干燥和储存流程。在采集种子阶段，科学家需要记录多项基本信息，如采集的地理位置、生境、采集年份，而且在采收种子的同时，还要采集一份植物的凭证标本用于物种的鉴定。凭证标本是一份压平的干燥植物，对于小型草本，通常需要采集全株，包括根、茎、叶以及花或果实，而对于木本植物，则需要采集一段带有叶及花或果实的枝条，植物分类学家可以根据凭证标本确认其物种名称。根据种子库制定的采集方针，一次采集的种子数量不应超过其所结成熟种子数的20%，以减少采种过程对植物种群的影响。当种子来到千年种子库，它们首先在15℃和15%湿度的环境中进行干燥，这一干燥工序可使种子的寿命延长40倍。干燥完成后，种子会被送去清洗，去除杂质。工作人员会抽取部分干净的种子，通过切割或X光照射进行质量检测，查看种子是否完整，是否含有虫卵等。干净合格的种子会被赋予一个独一无二的序列号，并装入密封容器，贴上标签，储存于零下20℃的地库中。冷冻后的种子会被抽样检测其发芽率，每隔10年进行一次，已确保种子库中保存的种子仍然活着。每一项数据都被记录在案，并进行归档整理。

邱园意识到，仅仅依靠自身的力量很难实现其宏大的种子收集目标，因此在规划千年种子库项目伊始，它就被确立为国际项目。项目初期，邱园就和许多干旱地区的国家签署了合作协议。如今，有97个国家和地区、260家机构参与了这项世界上最大的植物迁地保护计划。虽然韦克赫斯特的种子库规模巨大，但并非所有的种子都保存于此，根据合作协议，采集自各个参与国的种子大多仍然保存在本国，只有少量被送往邱园的种子库、其他合作机构或私人收藏。

20世纪80年代，邱园就和中国的研究机构展开了合作，它和中国科学院下属的多家涉及植物领域的研究所建立联系，为多名研究人员提供培训项目，并数次联合举办植物科学考察。2004年，中国科学院正式与邱园签署合作协议，参与其千年种子库项目。两者的合作还拓展至2010年的上海世博会，当时英国馆的主体建筑“种子圣殿”因其独特的造型和人与自然和谐相处的理念受到了游客追捧，被观众认为是“最具创意”之馆。“种子圣殿”的灵感就来源于千年种子库项目，其6万多根透明亚力克管中包藏着各种各样的种子，这些种子全部由中国科学院昆明植物研究所的中国西南野生生物种质资源库提供，展览结束后，一部分亚力克管被运往昆明，如今我们依然能在昆明植物园见到它们。截至2022年，千年种子库中有379份种子来自中国，70%以上由中国机构提供且基本为中国特有种。中国西南野生生物种质资源库建成于2007年，在设计、建设和运营阶段均得到了邱园的技术支持，目前其保存的野生植物种子数已超过万种，规模仅次于邱园的千年种子库。

直到如今，我们依然对众多植物的种子形态和特性知之甚少，许多植物无法用常规的干燥冷冻法保存，它们中的大量种类分布于热带地区，这些地方有着全球最丰富的生物多样性。另一些植物，如苔藓和蕨类，它们不产生种子，无法通过种子进行保存，千年种子库及其合作伙伴正在努力寻找保存这些特殊植物的新方法。

也许千年种子库中被静静安放的大量种子永远都用不上，但一旦需要使用它们时，却可能起到至关重要的作用，也许它是某一濒临灭绝植物恢复种群的希望，也许它能帮助结束一场严重的植物疫病，也许它携带着作物高产的基因。正如大卫·阿滕伯勒爵士在纪录片《绿色星球》最后一集中所说，面对如此多濒临灭绝的植物物种，我们需要一份保险。这正是千年种子库所提供的——未来世界的一份绿色希望。

（责编：刘婕）