基因庫：種子的“諾亞方舟”

盧寶榮

一則烏克蘭國家基因庫在俄烏軍事沖突中被炸、導(dǎo)致約16 萬份植物種子樣本被毀的消息，猶如一石激起千層浪，迅速在全球網(wǎng)絡(luò)上傳開。盡管這條消息的真實(shí)性最后沒有被證實(shí)，但是由此引發(fā)的人們對植物種子的擔(dān)憂仍沒有被放下，甚至引發(fā)了更廣泛的熱議。很多人更是開始關(guān)注這樣一些問題：什么是基因庫？基因庫與種子有什么關(guān)系？

什么是基因庫

“基因庫”這個名稱為舶來品，是由英文名稱Gene Bank 翻譯而來，因此也被稱為“基因銀行”。簡單理解，基因庫就是儲存基因資源的倉庫或銀行。由于基因庫中主要儲存著承載基因或基因資源的種子，基因庫也被稱為“種子庫”。

此外，一些基因庫中還儲存著除了種子以外的其他生命體，如器官、組織、細(xì)胞，甚至DNA。因此，基因庫還被稱為“種質(zhì)資源庫”和“遺傳資源庫”等。

盡管名稱不同，但是它們的意思基本一樣，這是由于現(xiàn)代基因庫的功能變得越來越復(fù)雜，內(nèi)容越來越具有綜合性，其名稱也相應(yīng)出現(xiàn)了多種形式，但現(xiàn)在更逐漸趨向于使用“基因庫”這個名稱。例如，位于我國深圳的國家基因庫（CNGB）就是一個世界領(lǐng)先，集生物樣本資源、生物信息數(shù)據(jù)和生物活體儲存等于一體的多功能與綜合性基因庫。

因此，基因庫可以被定義為以保護(hù)基因資源為目標(biāo)的人工建筑或設(shè)施。

基因資源（種質(zhì)資源或遺傳資源）是指具有實(shí)用價值或潛在應(yīng)用價值的生物遺傳材料，包括DNA、基因、細(xì)胞、組織、器官等。

種子是植物的重要器官，無論是種子還是其他器官、組織或細(xì)胞，它們都是有生命的存在。基因庫中儲存的也必須是有生命的活體，如果儲存條件滿足不了生命的延續(xù)，在儲存過程中造成這些生命體死亡或喪失了生命活力，那就失去了對基因資源保護(hù)的意義。

因此，基因庫必須是一種能夠保證被儲存生命體具有活力的人工設(shè)施，在這樣的設(shè)施中，儲存的生命體能夠維持最低的生命活動，但又盡可能長時間地保持生命的活力狀態(tài)。由此可見，基因資源的保護(hù)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的事業(yè)。

有一個真實(shí)故事可以充分體現(xiàn)基因資源的重要性。在20 世紀(jì)70 年代，柬埔寨陷入了一場國內(nèi)戰(zhàn)爭，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到了極大影響，就連該國最重要的主糧水稻也因?yàn)閼?zhàn)亂而無法種植，以至于當(dāng)戰(zhàn)爭結(jié)束之后才發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)卦毡榉N植的水稻品種幾乎完全喪失，使整個國家戰(zhàn)后的糧食安全面臨巨大挑戰(zhàn)！所幸的是，在戰(zhàn)爭發(fā)生之前，該國將完整的水稻品種資源保存在國際水稻研究所（IRRI）的國際水稻基因庫（IRG）里。在困境之中，IRG 將這一整套水稻品種資源還給柬埔寨，使該國的水稻生產(chǎn)得以恢復(fù)。

基因資源的保護(hù)方法

由于世界人口迅速增長，加之氣候變化和人類過度干擾自然，導(dǎo)致大量物種瀕危與滅絕。據(jù)不完全統(tǒng)計，在過去500 年里，已經(jīng)有近1 000 個物種滅絕！很多物種甚至在人類認(rèn)識它們之前就已經(jīng)滅絕了。

從地球上消失的物種，永遠(yuǎn)不再回來，這是地球的悲哀、人類的悲哀，也是一場大災(zāi)難。因此，國際組織和各國政府都紛紛呼吁并采取緊急措施，拯救和保護(hù)正在消亡的生物物種。

通常，基因資源的保護(hù)包括就地保護(hù)和遷地保護(hù)這兩大類。

就地保護(hù)，也稱為原地保護(hù)或原生態(tài)保護(hù)。顧名思義，就地保護(hù)是指在特定空間范圍內(nèi)，通過保護(hù)原生態(tài)環(huán)境來達(dá)到保護(hù)動植物物種的目的。國家或省一級政府設(shè)立的自然保護(hù)區(qū)就是按照需求，在特定的空間范圍內(nèi)盡量減少人類的活動干擾來保護(hù)動物或植物。對于栽培植物的就地保護(hù)，也采用農(nóng)家保護(hù)方法，即在農(nóng)田生態(tài)環(huán)境中利用農(nóng)事活動、食品需求和文化習(xí)俗等，對傳統(tǒng)的農(nóng)家品種以及珍貴的種質(zhì)資源進(jìn)行種植與保護(hù)。

遷地保護(hù)，也稱為異地保護(hù)或易地保護(hù)，是指將目標(biāo)動植物的活體樣本從其原生境或原產(chǎn)地遷移到適宜的生活環(huán)境，如動物園、水族館和植物園中進(jìn)行飼養(yǎng)、種植和繁殖的一種保護(hù)方法；或是將目標(biāo)的動植物樣本放置在特殊的設(shè)施中，如基因庫中進(jìn)行保存的一種方法。

這些基因資源可以被隨時取出進(jìn)行繁殖，即使這些物種在原生境中消失了，也能夠通過基因庫中保存的種子或細(xì)胞的人工種植和擴(kuò)大繁殖，將其保留下來，避免這些物種在地球上徹底消失。

基因資源遷地保護(hù)的方法眾多，但最快捷和常見的保護(hù)方式就是通過基因庫的方法來實(shí)現(xiàn)。通過基因庫保存種子或其他樣本，可以根據(jù)研究或應(yīng)用的實(shí)際需求，隨時從基因庫中獲得。以保存種子的基因庫為例，為了確保儲存種子的持久生命力，對其進(jìn)行保護(hù)需要一些最基本的軟件、硬件設(shè)施和其他條件，包括保持低溫的種子儲藏庫、對種子進(jìn)行繁殖復(fù)壯的種植基地、對儲存種子動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和管理的數(shù)據(jù)庫以及各種必要附屬條件（如種子萌發(fā)率檢測實(shí)驗(yàn)室、種子分類鑒定實(shí)驗(yàn)室等）。

各國基因庫現(xiàn)狀

早在20 世紀(jì)初，很多國家就先后建立了規(guī)模不同、功能各異的基因庫。目前，全球最大的基因庫是有“世界種子的諾亞方舟”之稱的斯瓦爾巴全球種子庫，它位于挪威的北極圈內(nèi)，距離極點(diǎn)1 000 多千米，在永久凍土地帶中（天然大冰箱），可以經(jīng)受地震等自然災(zāi)害的破壞。

斯瓦爾巴全球種子庫儲存著來自全球基因庫中超過4 000 個植物物種的86 萬份種子備份，包括豆類、小麥、稻米等糧食作物種子。

此外，位于全球的各個國際農(nóng)業(yè)研究中心或研究所，都有不同農(nóng)作物的基因庫，儲存著大量農(nóng)作物基因資源。例如，國際水稻研究所專門儲存了栽培稻品種以及野生稻不同種類的種子樣本12 萬余份，國際玉米小麥改良中心也儲存了近3 萬份玉米種子樣本和15 萬份小麥種子樣本。與此同時，包括中國、印度、巴西、馬來西亞、墨西哥在內(nèi)的生物多樣性大國或特色資源國，都有自己的國家和省一級的基因庫，確保了大量的獨(dú)特基因資源的保存。

中國是世界植物種類最豐富的國家之一，擁有3 萬多種植物。中國也是世界農(nóng)作物八大起源中心之一，擁有非常豐富的農(nóng)作物種類。有幾種重要的糧食作物，如水稻、小米（粟）、黃米（黍）和大豆等作物都起源于中國。因此，中國對世界糧食安全作出了巨大貢獻(xiàn)。

自20 世紀(jì)60 年代以來，中國曾對基因資源進(jìn)行過多次大規(guī)模的考察、收集和研究，當(dāng)時收集的大量農(nóng)作物基因資源，目前都儲存在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的國家基因庫中。

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對基因資源保護(hù)重要性的進(jìn)一步認(rèn)識，國家一級的基因庫也隨之不斷建立。目前，影響力最大的基因庫是中國西南野生生物種質(zhì)資源庫，它位于云南省昆明市北郊，是亞洲第一大、全世界第二大的野生種質(zhì)資源庫，已保存1 萬多種植物的種子，占我國有花植物物種總數(shù)的36%。

此外，位于深圳的國家基因庫是我國首個國家級綜合性基因庫，包括生物樣本資源庫、生物信息數(shù)據(jù)庫、動植物資源活體庫，還有數(shù)字化平臺以及合成與編輯平臺。

這些基因庫正像植物種子的“諾亞方舟”，在全球氣候變化、環(huán)境破碎化日益劇烈、戰(zhàn)爭影響、自然災(zāi)害和各種不定因素導(dǎo)致的物種滅絕嚴(yán)峻形勢和威脅面前，保護(hù)著重要的植物種類。這些“諾亞方舟”中的植物種子和基因資源，將在人類需要它們的時候發(fā)揮重要作用，解決全球的糧食安全危機(jī)。