2024-11-07 來源：人民日報(bào)

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院趙云鵬團(tuán)隊(duì)

探尋銀杏的秘密

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在浙江大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院教授趙云鵬帶領(lǐng)著一支研究銀杏的團(tuán)隊(duì)。他們研究銀杏這一古老樹種的遺傳多樣性、建立銀杏基因庫、監(jiān)測野生種群，從而探索如何更好保護(hù)銀杏的基因、個(gè)體、種群，進(jìn)而保護(hù)生物多樣性。

正值銀杏最美的季節(jié)。提起銀杏，你會(huì)想到什么？扇形的葉片、金黃的顏色還是掉落的白果？

在浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，一支研究團(tuán)隊(duì)多年來接力探尋關(guān)于銀杏的秘密。這個(gè)由浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授趙云鵬領(lǐng)銜的課題組，圍繞銀杏等“活化石”樹種的種群進(jìn)化歷史、生態(tài)響應(yīng)、分布格局等，從實(shí)驗(yàn)室走向野外，并建起銀杏基因庫。

“原來動(dòng)物才是銀杏種子的‘大自然搬運(yùn)工’”

趙云鵬的微信頭像是一片金黃的銀杏葉，朋友圈背景是一棵生機(jī)勃勃的古銀杏樹。

“銀杏的起源時(shí)間比恐龍還早，但它并沒有滅絕，是名副其實(shí)的‘活化石’?！壁w云鵬說，在裸子植物綱銀杏目里，如今只剩銀杏一個(gè)種。

2000年，時(shí)任浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、從事植物分類學(xué)研究的中國科學(xué)院院士洪德元向生物科學(xué)系主任傅承新教授建議，一定要搞清楚銀杏是否還有野生種群。傅承新教授從事植物系統(tǒng)進(jìn)化和珍稀瀕危植物保護(hù)遺傳學(xué)等領(lǐng)域的研究，也是趙云鵬的老師。從那時(shí)起，幾代科研人員開始了一場漫長的有關(guān)銀杏種群進(jìn)化的研究。

“銀杏進(jìn)化歷史長達(dá)2.7億年，經(jīng)歷多次地質(zhì)災(zāi)難特別是第四紀(jì)冰川時(shí)期都幸存下來，能讓它幸存下來的地方很重要，是現(xiàn)代銀杏最古老的野生種群分布點(diǎn)。”趙云鵬說，從2007年起，他的腳步從浙江到重慶、貴州直至國外。

以前，趙云鵬在野外調(diào)查時(shí)喜歡一頭扎進(jìn)深山老林，靠觀察尋找銀杏分布點(diǎn)，后來因?yàn)橐患?，他調(diào)整了調(diào)查策略。

銀杏喜陽喜暖濕，大多生長在溪谷兩側(cè)。在探索銀杏野外分布規(guī)律時(shí)，趙云鵬曾猜測銀杏種子會(huì)隨地勢落差和溪流帶動(dòng)自上而下分布，“結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，下游并沒有太多上游大樹的后代，反而跨過山脊在山的另一邊有不少?！?/p>

一次偶然的機(jī)會(huì)，附近群眾和護(hù)林員提供了重要線索：他們看到松鼠啃食白果，還有果子貍在巖石上排泄出完整的帶殼白果……結(jié)合分子標(biāo)記和紅外相機(jī)監(jiān)測調(diào)查，趙云鵬發(fā)現(xiàn)果真如此。

“原來動(dòng)物才是銀杏種子的‘大自然搬運(yùn)工’?！壁w云鵬恍然大悟。從那以后，他更加重視入戶調(diào)查，有意識(shí)地與當(dāng)?shù)鼐用窠⒙?lián)絡(luò)。趙云鵬的通訊錄里，記滿了多地農(nóng)戶、林戶的聯(lián)系方式。

“別說，有時(shí)多聊天還真有收獲?！壁w云鵬說，2019年在天目山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)調(diào)查時(shí)，聽當(dāng)?shù)匾晃晦r(nóng)家樂經(jīng)營者提起，他父親以前是林場工人，當(dāng)年這里曾有兩個(gè)銀杏苗圃進(jìn)行人工育苗。在他的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)找到了這批現(xiàn)已開花結(jié)實(shí)的銀杏樹。

“研究銀杏的功能基因和遺傳規(guī)律，需要同一家系至少三代樹，而銀杏一代從幼苗到首次結(jié)實(shí)就需要20年左右，時(shí)間跨度大。這批苗圃銀杏樹的重新發(fā)現(xiàn)，一下子為我們節(jié)省了兩代樹大約40年的培育時(shí)間，對(duì)研究銀杏的基因和性狀起到很大推動(dòng)作用?！壁w云鵬說。

至今，團(tuán)隊(duì)通過努力，不僅確認(rèn)了銀杏在我國東部天目山山脈和西南大婁山山脈東北端的兩個(gè)幸存地，還發(fā)現(xiàn)了位于南嶺山脈的第三個(gè)幸存地。

“提前把工具打包快遞到目的地，再也不用擔(dān)心受工具物料限制影響采集”

2007年，團(tuán)隊(duì)調(diào)查研究的銀杏種群從之前的10個(gè)增加到16個(gè)；到了2010年，數(shù)量增加到33個(gè)；2019年達(dá)到51個(gè)……

“一方面是研究的迫切性和研究手段的快速發(fā)展；另一方面，交通和通信快速發(fā)展、國家對(duì)科研支持力度持續(xù)加大，也促進(jìn)了研究進(jìn)展的加速?！壁w云鵬說。

“舉個(gè)例子，以前去外地調(diào)查，要攜帶大包小包的工具物料?！壁w云鵬說，不僅有采集需要的高枝剪等，在當(dāng)?shù)亟臃叫枰睦K子、鋼筋、十字鎬等，還有制作標(biāo)本所需的標(biāo)本夾、烘干機(jī)等，幾乎人人背個(gè)大蛇皮袋，而現(xiàn)在可以輕裝上陣了，“提前把工具打包快遞到目的地，再也不用擔(dān)心受工具物料限制影響采集?！?/p>

2015年，團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院植物研究所等合作，啟動(dòng)銀杏基因組測序項(xiàng)目，由此打開了銀杏研究的新領(lǐng)域。項(xiàng)目啟動(dòng)一年后，項(xiàng)目組順利完成了銀杏基因組草圖，隨后又選定51個(gè)種群的545棵代表性銀杏樹，進(jìn)行基因組重測序?！皬倪@545棵樹中獲得的數(shù)據(jù)量，有44TB。”趙云鵬說。

如今，一個(gè)包含活體庫、樣本庫和信息庫的銀杏基因庫已建成。選定的545棵樹、種質(zhì)圃里來源各地的幼苗都納入活體庫；種子、DNA、標(biāo)本等樣品納入樣本庫；各類型關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)整理歸類建成一個(gè)個(gè)信息庫……基因庫的數(shù)據(jù)庫分步分級(jí)向全球科學(xué)家和公眾公開，實(shí)現(xiàn)共享共建。

“20年來，不變的是對(duì)待學(xué)術(shù)和科研的態(tài)度與精神，改變的是科研思路和方式方法”

為了做好對(duì)銀杏野生種群的監(jiān)測與保護(hù)，從2019年起，趙云鵬團(tuán)隊(duì)開始在天目山銀杏分布的3條溝谷里從低海拔到高海拔建起27個(gè)20米×20米大小的永久樣地，對(duì)其中全部銀杏樹和每一棵胸徑大于1厘米的木本植物進(jìn)行定位、編號(hào)、測量、物種鑒定，并與浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授任奎合作，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線感知系統(tǒng)等手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)?shù)赝寥?、大氣、氣象?9項(xiàng)指標(biāo)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。2022年，位于貴州省務(wù)川仡佬族苗族自治縣的永久樣地也建成了。

建起永久樣地，意味著需要長期持續(xù)地觀察。不管早期找尋野生種群，還是如今定點(diǎn)監(jiān)測保護(hù)，趙云鵬每年都要往返多地，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)中，除了他自己帶的研究生，還有不少是通過招募參與進(jìn)來、對(duì)野外生態(tài)學(xué)感興趣的本科生。

“我們的野外工作總結(jié)起來就兩種：一是‘外業(yè)’，白天在野外工作；二是‘內(nèi)業(yè)’，晚上在室內(nèi)工作?！壁w云鵬說。

早上8點(diǎn)上山，一待就是一天，不僅要跋山涉水，還要精準(zhǔn)地找到每棵樹。“外業(yè)”結(jié)束回到營地，還要搞“內(nèi)業(yè)”。一方面要及時(shí)整理當(dāng)天野外調(diào)查數(shù)據(jù)，包括樣方概況、每棵樹的信息、草本灌木信息等，樣本的各種性狀參數(shù)等也要測量記錄；另一方面白天采集的樣本還要及時(shí)處理，比如用硅膠干燥新鮮葉片作DNA樣品、壓制標(biāo)本、過篩和冷凍土壤樣品等，有時(shí)還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)葉片、枝條進(jìn)行烘干、液氮冷凍……

“銀杏研究團(tuán)隊(duì)從最初師出同門的6位同學(xué)，發(fā)展到后來我指導(dǎo)的12位研究生，再到如今包括浙江大學(xué)在內(nèi)的26所高校的200余位志愿者。”趙云鵬說，“20年來，不變的是對(duì)待學(xué)術(shù)和科研的態(tài)度與精神，改變的是科研思路和方式方法，現(xiàn)在的年輕人思維活躍、敢于表達(dá)。在課堂上、野外調(diào)研中，他們總能大膽質(zhì)疑，做科研就是需要這樣的精神?！?/p>

趙云鵬說，只有研究透徹才能更好保護(hù)銀杏的基因、個(gè)體、種群、生態(tài)系統(tǒng)及文化，進(jìn)而保護(hù)生物多樣性。在他看來，通過研究銀杏的基因多樣性，可以了解自然演變延續(xù)的歷程，研究其周邊生態(tài)環(huán)境，探索大自然變化的奧秘。

研究銀杏，又不止于銀杏。科研之路，總有不少新的啟發(fā)與收獲。（記者 竇瀚洋）