杨永平抢救野生种群为未来育种铺路

原标题:中科院西双版纳热带植物园党委书记杨永平研究员:生物多样性保护:从政府主导到全民护航

◎特约撰稿叶晓婷本刊记者郑挺颖

人类社会需要人口普查,自然万物的“社会”也同样需要生物普查。中国科学院西双版纳热带植物园党委书记杨永平研究员,从事植物学研究30余载,从“世界屋脊”到北极都留下了他的科考足迹。他带领团队对不同区域的植物进行摸底,还深入植物的微观世界,破译基因密码,为有关部门制订科学合理的生物多样性保护计划提供了数据支撑。带领团队为贫困地区民众的生计出谋划策。

图|中国科学院西双版纳热带植物园党委书记杨永平研究员

8月2日上午,《环境与生活》杂志连线采访杨永平研究员,听他讲解了我国植物资源保护与利用的门道。

遗传多样性的保护至关重要

“生物多样性包含生态系统多样性、物种多样性、遗传多样性3个层面。近些年,人们对前两者的保护比较重视,比如建立自然保护区,对物种进行就地保护、迁地保护等,而对遗传多样性比较陌生。任何物种,具有丰富的遗传多样性方能适应不断变化的环境。”8月2日,杨永平研究员在采访中,向《环境与生活》杂志记者强调了“遗传多样性”的重要性。

杨永平研究员在“植物分类”“民族植物学”“植物的基因组进化与基因功能”等研究领域已深耕30余年。他谈到,同一物种若在不同地方生长,其遗传多样性未必一样。要真正有效保护物种,利用现代分子生物学手段开展遗传多样性的研究至关重要。

为让记者更直观地了解“遗传多样性”,杨永平举了个动物研究的案例:以前大家认为全国各地的娃娃鱼(大鲵)是同一种,但中科院昆明动物研究所车静研究员及其团队从各地采集了野生大鲵个体,并从上千个大鲵养殖场获取样本,做了基因组测序,在分析其遗传多样性差异时发现,此前分类学上认为的大鲵并不只是一个物种,而是至少包含5个亚种,如广西亚种、四川亚种、贵州亚种等。“不同地区的野生种群数量悬殊,若不加区分,眉毛胡子一把抓,对一些小种群亚种的保护反而不利。通过遗传多样性的研究,有助于挖掘出物种保护的重点,实施优先保护策略,对于制定物种保护计划有指导意义。”

以转基因技术验证基因功能

杨永平介绍,他的专业领域“植物基因组演化”研究的是同一物种在基因组、蛋白组、转录组里面的差异。他还研究植物的基因功能:“植物要实现一个功能,需要多个基因相互协作,它们之间有上下游和辅助等关系。我们研究基因功能的调控网络,比如这个功能基因如何调控了下一个功能基因。”

要验证植物的基因功能,杨永平通常会利用转基因技术。比如研究发现高原植物的某个基因可能与抗旱相关,就把它克隆出来转移到模式植物拟南芥(相当于植物界研究的“实验小白鼠”)中,看它在缺水环境下会发生哪些变化。杨永平强调:“我们只是利用转基因技术去验证基因功能,不形成产品。”

他还告诉记者,传统杂交技术其实也是转基因的过程:两个物种、品种进行杂交,精子和卵子结合,这是全套的基因组交流,会引入成千上万个基因。起初的育种目标并不清楚,人们只能被动等待基因无序转变,长时间进行回交筛选,最后选出有用的品种。“转基因这个名字容易带来不好的遐想,学界越来越提倡叫‘分子杂交育种技术’,其实就是把过去传统的杂交方式,变成用某一段基因去和另一物种或品种进行更精准高效的杂交。”

科考促成建立国家级自然保护区

作为一名植物研究人员,野外科考对杨永平来说是家常便饭,青藏高原、北极等环境条件苛刻的地区都留下了他跋涉的足迹。

年7月,杨永平从兰州大学生物系毕业,随后到中科院昆明植物研究所攻读硕士学位。年8月,他硕士毕业后留所工作,并从实习研究员干到研究员、研究所党委书记、副所长,在该所学习、工作近34年。

年,25岁的他机缘巧合参加了第一次青藏高原综合科考,在高寒无人区可可西里待了3个多月,与同事合作鉴定出该区有种子植物种。“昆明植物研究所的区域定位是立足云南,面向我国西南地区和喜马拉雅地区,所以我对青藏高原的植物研究与研究所的定位不谋而合。”

杨永平说,第一次青藏高原科考主要是“摸家底”,每天的目标都很明确——采标本,回来进行标本整理。“不管认不认识都采回来,那是一趟‘发现之旅’。”他比较满足的是,这次考察让他对可可西里的植物本底情况有了更多的认知,作为科考的重要产出,科考队员们共同起草了关于建立可可西里国家自然保护区的可行性报告,并最终获批。可可西里因此被批复成立国家级自然保护区,整个区域的生态系统、物种均纳入保护区进行保护。

杨永平云淡风轻地回忆着,在青藏高原考察,陷车是常有的事,沿途的不确定性层出不穷。他说:“有时天快黑了,车却陷入沼泽地,有时直接坐在车里过夜,计划总赶不上变化,发生多了也就习以为常了,在野外要学会随机应变。”

图|杨永平在第二次青藏科考时经历陷车事故。在青藏高原考察,陷车是常有的事。

图|年,杨永平参加可可西里考察,路遇陷车事故,科考人员集体合力拉车。

二探青藏寻植物绝技

众所周知,被称为“第三极”的青藏高原,与地球南北极颇有相似之处:冰川众多,储存了大量淡水资源……杨永平说,它们还有“生态环境脆弱”的共同点,“环境最重要的基础就是植被,对这些植被进行深入研究才能找到合理保护的对策。”

年,杨永平成为首次进入北极进行科学研究的中国植物学家之一。科考期间,他和同事奔波于山地、河滩、草甸和冰原,寻找不同生境下的北极植物,统计种类,采集标本,目标是对北极和青藏高原的植物进行对比研究。

图|杨永平(第一排右起第四)年参加了第二次青藏高原大规模综合科学考察,与考察队员合影。

青藏高原是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地。近几十年来,青藏高原又成为全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区。年,中科院组织第二次青藏高原大规模综合科学考察,杨永平担任“河湖源”生物与生态变化考察队队长。作为“植物多样性可持续利用与评估”课题的负责人,他带领队员们爬山涉水,除了进一步摸清青藏高原植物的种类、分布、区系等家底情况,更想在前人基础上进一步研究当地植物的家谱,从种群遗传、分子进化、气候变化等角度切入,看看它们身怀哪些绝技,竟然能攻克高原“寒”“旱”和“繁衍”三道难关,同时希望考察在气候变化和人类活动的双重压力下,植被和生物多样性的变化,以此为基础评估青藏高原生态系统现状。

图|青藏高原成为全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区。

青藏高原受全球气候变化最明显的影响是增温——变暖幅度是全球平均值的2倍。杨永平指出,从遥感结果看,青藏高原近些年的植被更绿了,暖湿化在某种程度上有利于植物生长,“不过,植被向好也有国家近些年推行草畜平衡政策的影响。”

图|从遥感结果看,青藏高原近些年的植被更绿了。

杨永平强调,自然生态系统的演化可能是百万年的过程,如果压缩到一二十年来看气候的极端变化对生态系统的影响,其实很难预估结果。暖湿化对于喜欢高温的植物来说也许乐见其成,而对于原来比较喜欢低温环境的植物可能就无处可去了。暖湿化也可能导致病虫害增加,对当地植物也许就是新威胁。“植被变绿了、草长得更好了,这只是很简单的一个指标。我们不能据此就认定好或不好,物种有何变化,物种间的相互关系、物种和病虫害的关系发生了什么变化,还有很多不确定性需要深入研究。”

杨永平说,野外是最生动的教学场,“有些植物以前只见过标本或照片,但通过科考见到实物、采到标本,做个简单观察也是有收获的,一些新的科学问题可能就在大脑里萌生了。另外,我们是综合性的科学考察,涉及土壤、地质、气候等,通过跨学科交流,相互启发,知识面也拓宽了。”

图|杨永平研究员在野外采集植物标本。他认为,野外是最生动的教学场。

植物太坚韧而被忽视?

杨永平注意到,动植物同是生物多样性的重要组成部分,但公众对植物保护的



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