葉曉婷 鄭挺穎

遺傳多樣性的保護至關重要

“生物多樣性包含生態(tài)系統多樣性、物種多樣性、遺傳多樣性3個層面。近些年，人們對前兩者的保護比較重視，比如建立自然保護區(qū)，對物種進行就地保護、遷地保護等，而對遺傳多樣性比較陌生。任何物種，具有豐富的遺傳多樣性方能適應不斷變化的環(huán)境。”8月2日，楊永平研究員在采訪中，向《環(huán)境與生活》雜志記者強調了“遺傳多樣性”的重要性。

楊永平研究員在“植物分類”“民族植物學”“植物的基因組進化與基因功能”等研究領域已深耕30余年。他談到，同一物種若在不同地方生長，其遺傳多樣性未必一樣。要真正有效保護物種，利用現代分子生物學手段開展遺傳多樣性的研究至關重要。

為讓記者更直觀地了解“遺傳多樣性”，楊永平舉了個動物研究的案例：以前大家認為全國各地的娃娃魚（大鯢）是同一種，但中科院昆明動物研究所車靜研究員及其團隊從各地采集了野生大鯢個體，并從上千個大鯢養(yǎng)殖場獲取樣本，做了基因組測序，在分析其遺傳多樣性差異時發(fā)現，此前分類學上認為的大鯢并不只是一個物種，而是至少包含5個亞種，如廣西亞種、四川亞種、貴州亞種等?！安煌貐^(qū)的野生種群數量懸殊，若不加區(qū)分，眉毛胡子一把抓，對一些小種群亞種的保護反而不利。通過遺傳多樣性的研究，有助于挖掘出物種保護的重點，實施優(yōu)先保護策略，對于制定物種保護計劃有指導意義?！?/p>

以轉基因技術驗證基因功能

楊永平介紹，他的專業(yè)領域“植物基因組演化”研究的是同一物種在基因組、蛋白組、轉錄組里面的差異。他還研究植物的基因功能：“植物要實現一個功能，需要多個基因相互協作，它們之間有上下游和輔助等關系。我們研究基因功能的調控網絡，比如這個功能基因如何調控了下一個功能基因。”

要驗證植物的基因功能，楊永平通常會利用轉基因技術。比如研究發(fā)現高原植物的某個基因可能與抗旱相關，就把它克隆出來轉移到模式植物擬南芥（相當于植物界研究的“實驗小白鼠”）中，看它在缺水環(huán)境下會發(fā)生哪些變化。楊永平強調：“我們只是利用轉基因技術去驗證基因功能，不形成產品?！?/p>

他還告訴記者，傳統雜交技術其實也是轉基因的過程：兩個物種、品種進行雜交，精子和卵子結合，這是全套的基因組交流，會引入成千上萬個基因。起初的育種目標并不清楚，人們只能被動等待基因無序轉變，長時間進行回交篩選，最后選出有用的品種。“轉基因這個名字容易帶來不好的遐想，學界越來越提倡叫‘分子雜交育種技術，其實就是把過去傳統的雜交方式，變成用某一段基因去和另一物種或品種進行更精準高效的雜交?！?/p>

科考促成建立國家級自然保護區(qū)

作為一名植物研究人員，野外科考對楊永平來說是家常便飯，青藏高原、北極等環(huán)境條件苛刻的地區(qū)都留下了他跋涉的足跡。

1986年7月，楊永平從蘭州大學生物系畢業(yè)，隨后到中科院昆明植物研究所攻讀碩士學位。1989年8月，他碩士畢業(yè)后留所工作，并從實習研究員干到研究員、研究所黨委書記、副所長，在該所學習、工作近34年。

1990年，25歲的他機緣巧合參加了第一次青藏高原綜合科考，在高寒無人區(qū)可可西里待了3個多月，與同事合作鑒定出該區(qū)有種子植物231種。“昆明植物研究所的區(qū)域定位是立足云南，面向我國西南地區(qū)和喜馬拉雅地區(qū)，所以我對青藏高原的植物研究與研究所的定位不謀而合?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/02/04/qkimageshjyshjys202009hjys20200914-2-l.jpg"/>

楊永平說，第一次青藏高原科考主要是“摸家底”，每天的目標都很明確——采標本，回來進行標本整理?！安还苷J不認識都采回來，那是一趟‘發(fā)現之旅?！彼容^滿足的是，這次考察讓他對可可西里的植物本底情況有了更多的認知，作為科考的重要產出，科考隊員們共同起草了關于建立可可西里國家自然保護區(qū)的可行性報告，并最終獲批?？煽晌骼镆虼吮慌鷱统闪壹壸匀槐Ｗo區(qū)，整個區(qū)域的生態(tài)系統、物種均納入保護區(qū)進行保護。

楊永平云淡風輕地回憶著，在青藏高原考察，陷車是常有的事，沿途的不確定性層出不窮。他說：“有時天快黑了，車卻陷入沼澤地，有時直接坐在車里過夜，計劃總趕不上變化，發(fā)生多了也就習以為常了，在野外要學會隨機應變。”

二探青藏尋植物絕技

眾所周知，被稱為“第三極”的青藏高原，與地球南北極頗有相似之處：冰川眾多，儲存了大量淡水資源……楊永平說，它們還有“生態(tài)環(huán)境脆弱”的共同點，“環(huán)境最重要的基礎就是植被，對這些植被進行深入研究才能找到合理保護的對策?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/02/04/qkimageshjyshjys202009hjys20200914-3-l.jpg"/>

2002年，楊永平成為首次進入北極進行科學研究的中國植物學家之一?？瓶计陂g，他和同事奔波于山地、河灘、草甸和冰原，尋找不同生境下的北極植物，統計種類，采集標本，目標是對北極和青藏高原的植物進行對比研究。

青藏高原是我國重要的生態(tài)安全屏障、戰(zhàn)略資源儲備基地。近幾十年來，青藏高原又成為全球變暖背景下環(huán)境變化不確定性最大的地區(qū)。2017年，中科院組織第二次青藏高原大規(guī)模綜合科學考察，楊永平擔任“河湖源”生物與生態(tài)變化考察隊隊長。作為“植物多樣性可持續(xù)利用與評估”課題的負責人，他帶領隊員們爬山涉水，除了進一步摸清青藏高原植物的種類、分布、區(qū)系等家底情況，更想在前人基礎上進一步研究當地植物的家譜，從種群遺傳、分子進化、氣候變化等角度切入，看看它們身懷哪些絕技，竟然能攻克高原“寒”“旱”和“繁衍”三道難關，同時希望考察在氣候變化和人類活動的雙重壓力下，植被和生物多樣性的變化，以此為基礎評估青藏高原生態(tài)系統現狀。

青藏高原受全球氣候變化最明顯的影響是增溫——變暖幅度是全球平均值的2倍。楊永平指出，從遙感結果看，青藏高原近些年的植被更綠了，暖濕化在某種程度上有利于植物生長，“不過，植被向好也有國家近些年推行草畜平衡政策的影響?！?/p>

楊永平強調，自然生態(tài)系統的演化可能是百萬年的過程，如果壓縮到一二十年來看氣候的極端變化對生態(tài)系統的影響，其實很難預估結果。暖濕化對于喜歡高溫的植物來說也許樂見其成，而對于原來比較喜歡低溫環(huán)境的植物可能就無處可去了。暖濕化也可能導致病蟲害增加，對當地植物也許就是新威脅?！爸脖蛔兙G了、草長得更好了，這只是很簡單的一個指標。我們不能據此就認定好或不好，物種有何變化，物種間的相互關系、物種和病蟲害的關系發(fā)生了什么變化，還有很多不確定性需要深入研究?！?/p>

楊永平說，野外是最生動的教學場，“有些植物以前只見過標本或照片，但通過科考見到實物、采到標本，做個簡單觀察也是有收獲的，一些新的科學問題可能就在大腦里萌生了。另外，我們是綜合性的科學考察，涉及土壤、地質、氣候等，通過跨學科交流，相互啟發(fā)，知識面也拓寬了?！?/p>

植物太堅韌而被忽視？

楊永平注意到，動植物同是生物多樣性的重要組成部分，但公眾對植物保護的關注度要比動物弱。他認為，這是因為物種的明星效應不一樣，公眾更傾向于關注那些具有明星效應的生物，所以對一些大型哺乳動物印象深刻，熟悉度較高；另外，大多數植物的自然繁育能力和自我更新能力比較強，枝條、花、葉等可不斷再生，而動物相對脆弱，如獅子、老虎等處在食物鏈頂端，對食物鏈下端和棲息地的依賴性很強，脆弱性明顯，更容易催生人類的同情心?！跋噍^之下，若有人隨意采了一株蘭花或拔了一株藥用植物，很多人就認為這沒什么大不了，不就一株草嘛，和傷害一只高級動物相比好像不可同日而語。而且，對植物的保護，相關部門在管理、立法等方面的重視度也不夠，所以長期以來植物的價值被低估了。”

我國是全球植物多樣性最豐富的國家之一，有3萬多種高等植物，為人類提供了基本物質基礎（如食物、藥物），為工業(yè)生產提供了重要支柱（如油料、木材）……是我國保障糧食安全、生態(tài)安全、能源安全的戰(zhàn)略性生物資源。

楊永平透露，國際上已把對生物資源的占有和研究的深度視為一個國家可持續(xù)發(fā)展能力的象征。為此，各大植物園、植物研究所、種質資源庫乃至公眾都需要加以重視，并做出相應的努力。

植物園：物種避難所

“你看中科院西雙版納熱帶植物園（下簡稱‘植物園）的標志，整體像榕樹造型，上半部分的綠色圓點體現了熱帶植物的豐富多樣，下半部分3個支柱代表植物園‘科學研究、物種保育、科普教育三大職能?！睏钣榔较蛴浾呓榻B了其工作單位標志的含義。

楊永平強調，植物園除了具有休閑旅游功能，還開展科學研究、園林園藝、科普教育等工作，其“科學研究”性質與其他研究所幾無差別；“物種保育”和“科普教育”對植物園來說缺一不可。他介紹，“植物園”的概念源于西方，對生物多樣性保護的一大作用是“物種保存”。比如英國1759年開始籌建皇家植物園——邱園，目前收集了超過5萬種活體植物（含種子）。作為國內外知名的5A風景名勝區(qū)，版納植物園收集了超過1.2萬種活植物，還保存著一片面積約250公頃的原始熱帶雨林，是我國面積最大、收集物種最豐富的植物園。

據他介紹，版納植物園在物種保存方面還做了一個“本土植物全覆蓋”項目：2013年～2016年，該園對云南熱帶地區(qū)植物進行野外調查、評估，有針對性地進行就地保護和遷地保護?！爸参镌谠抽L得好，就讓它在自然界生長，但如果原生境被破壞，就地保護很難實現時，引種到植物園里的遷地保護就是不得已而為之的重要補充手段。不過，引種的物種會在合適條件下再栽回原生境中。我們植物園曾把15種蘭科植物通過組織培養(yǎng)（簡稱‘組培）后，再進行回歸保護，成功擴大了它們在野外的種群數量。”

截至2018年底，我國各植物園遷地保護了445種極危植物、787種瀕危植物和1130種易危植物，對數十種瀕危植物進行了野外回歸試驗。

搶救野生種群為未來育種鋪路

有人認為，沒必要耗費大量精力物力去拯救幾近滅絕的物種，楊永平對此并不認同：“首先，我國有相關的保護設施、科研隊伍，也有經濟能力支持，在客觀條件允許時不能眼睜睜看著物種消失。其次，要著眼于植物未來的價值去算賬，很多還沒研究透的植物，也許是很有利用潛力的，有些已證明很有經濟價值。比如藥用植物‘三七，其產業(yè)規(guī)模就有上百億元，云南東南部廣泛人工栽培，但其野生種幾乎找不到了。要把三七產業(yè)做大做強，需要持續(xù)的育種支持，也需要遺傳多樣性的不斷補充，若物種野外滅絕，要實現這些目標就困難了。因為人工栽培是按照人類需求去育種選擇，特點相對單一。而在野外，植物都自由生長，套路與栽培的不太一樣，所以基因里可能存在更豐富的耐旱、抗病等優(yōu)良特性。野生種群如同基因池，只有好好保存，才會源源不斷地提供遺傳多樣性，為人類育種打下基礎。”

楊永平透露，昆明植物研究所多年來也在做物種保存相關工作，比如保護“極小種群野生植物”?！爸参镌诓煌瑓^(qū)域分布不均，有一些對生境要求獨特，是很小的種群；還有一些本來野外分布挺多，但因為人為活動才成為有滅絕危險的物種。”

極小種群野生植物中有許多是我國特有的，具藥用、食用、材用等價值，比如藥用價值極高的五葉黃連、鐵皮石斛等。有些則在生物演化史研究中具有十分重要的地位，如銀杉、水杉等，對研究松柏綱植物的系統發(fā)育有重要的科學價值。

楊永平強調，“提出‘極小種群的概念本就是搶救式的，這些最易喪失的生物資源若不及時保護，其生物特征和基因價值可能在人類尚未了解前就消失了，損失難以估量。保護它們主要是依托植物園和種苗繁育基地來進行規(guī)模化繁育，最后讓繁殖的后代回歸自然，希望在短期內幫助它們擴大野外種群數量。”

亞洲最大種質庫“花樣”備份植物

生物的遺傳資源也被稱為種質資源，包含生物全部遺傳信息，決定了生物各種遺傳性狀和特征。已故著名植物學家、中科院院士吳征鎰曾提出：“一個物種影響一個國家的經濟，一個基因關系到一個國家的興盛?！睏钣榔礁嬖V《環(huán)境與生活》記者，1999年，吳征鎰院士致信國務院，提出建立國家“野生生物種質資源庫”的設想，于2004年得到正式批復。2008年，“中國西南野生生物種質資源庫”在昆明植物研究所正式運行。這也是亞洲最大的種質資源庫，主要保存全國各地的植物資源，兼顧動物、微生物。

楊永平還舉例說明種質資源庫的重要性：“某個地方要修水庫，可能會淹沒某一種珍稀植物，那我們可以采集它幾年的種子，放在種質資源庫里保存?zhèn)溆茫退氵@個地區(qū)被淹了，珍稀物種的種質得到保存，還有機會開枝散葉。另外，有的植物過去以為滅絕了，后來又被人發(fā)現了部分種群，那就可以把種子留存在種質庫里備份，或通過組培方式擴展種群?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/02/04/qkimageshjyshjys202009hjys20200914-9-l.jpg"/>

他提到，1906年，有個法國傳教士在云南采集了植物“彌勒苣苔”的標本，后來人們以為它滅絕了，直到100年后的2006年被昆明植物研究所的工作人員再次發(fā)現，其實是生境變化讓這種植物變得少見。工作人員對彌勒苣苔進行種質保存，并進行組培研究，目前其成株已由最初發(fā)現的640株增至2000余株。

楊永平還區(qū)分了幾種種質資源保存方式：中國農科院的“種子庫”保存了很多農作物種子，讓種子干燥后在低溫環(huán)境下休眠；而植物園保存活體植物，要經歷風吹雨打、生老病死。西南野生生物種質資源庫則面向所有野生物種而不只是農作物。除了種子，我國的種質資源庫還考慮用更多樣的保存方式。他舉例，有些熱帶植物的種子一脫水就失活，生命也就沒了；有些植物的種子本身就短命，比如具有極高的觀賞、藥用、科研及生態(tài)價值的蘭科植物，其豆莢一樣的蒴果存了上萬粒細小如“粉塵”的短命種子，只能以組織培養(yǎng)、離體培養(yǎng)等方式來保存而不宜用種子保存；還有些植物壓根不靠種子繁殖，比如蕨類植物就沒有種子。

仿野生栽培激發(fā)藥效

云南省生物物種數約占全國的一半，享有“植物王國”“物種基因庫”等美譽，為發(fā)展生物產業(yè)奠定了基礎。比如第三次全國中藥資源普查數據顯示，云南省有6157種藥用植物，占全國的55.4%。

市場上，人工種植的藥材比較普遍，價格相比同類的野生品種低一些，有人認為這是因為野生的價值更高。對此，楊永平舉例道，“人參會累積有藥用價值的皂苷，但這需要通過次生代謝，付出能量等代價才能形成，其實不是它特別想累積的，只是為了應對不良環(huán)境條件不得已而為之。如果人工栽培的環(huán)境條件很好，比如大水大肥，它生長過快，很可能就不那么需要累積皂苷了。這樣的人參產量雖大，但有效成分就可能不如野生種。”他強調，植物要從野生變成家種為人所用，前提是需要科學研究做基礎和指導，搞清植物在哪些條件下會累積有效的藥物成分后，人工栽培時模仿野生環(huán)境給植物施加相應的特定條件，就能誘導植物累積有效成分，從而減少對野生植物的利用壓力。

楊永平指出，許多野生植物如今已經被采得所剩無幾了，人們這才開始意識到要發(fā)展人工栽培技術?！跋袷@種藥用植物過去野外采集比較多，現在已經變少了。一些制藥公司批量生產，機器設備大，需求量高，資源的可持續(xù)供應至關重要，靠野外的資源遠遠不夠，所以就開始研究組織培養(yǎng)，組培技術突破了，采集野生石斛的就少多了。在植物被廣泛利用之前，應先把合適的栽培技術研究出來?！?/p>

植物研究幫扶脫貧

西南地區(qū)生物多樣性豐富，但也是貧困地區(qū)集中地帶，當地民眾在生產生活中大量利用植物，如何在改善生計的同時兼顧生物多樣性保護，是當地扶貧和發(fā)展的焦點。

楊永平認為，靠山吃山，靠水吃水，自然生態(tài)環(huán)境決定了當地能走什么路。對貧困地區(qū)來說，發(fā)展生計才是保護的基礎，“倉廩實而知禮節(jié)。人們吃飽了，經濟條件改善后才有更多余力去支持環(huán)保事業(yè)。云南乃至西南一些偏遠地區(qū)的基礎設施落后，教育水平和金融資本有限。引導‘一縣一業(yè)、一村一品，發(fā)展適合當地的特色產業(yè)，思路沒問題，但產業(yè)發(fā)展需要科技成果轉化。有些相對容易掌握又實用的科技其實可以轉移過去，指導當地人利用?！?/p>

目前，楊永平正在主持“云南昭通科技扶貧與特色生物產業(yè)示范”項目。“昭通種天麻比較多，但當地人過去對種植環(huán)境的認知并不夠，我們結合自己的技術研究，在當地篩選更適合天麻生長的環(huán)境，幫助提高產量。另外，昭通盛產土豆，我們幫當地人研究了一些生物肥，教他們栽培技術。當地還有畜牧業(yè)，我們就教他們種一些生物量更好的草保證飼料供應。當地獼猴桃種植存在管理不到位等問題，就給他們開培訓班，另外還引入比較受市場歡迎的獼猴桃品種，幫助當地引種新品種，加強栽培管理，延長產業(yè)鏈?！?/p>

楊永平的團隊還在研究具有藏文化特色的食、藥、飼三用植物“芫根”，這是一種十字花科蕓薹屬植物，又稱蔓菁，它是研究植物對高原環(huán)境適應機制的理想材料?！斑@種植物本來長在低海拔地區(qū)，現在青海、西藏、云南等高原地區(qū)也種了。我們正在研究不同種植區(qū)域的芫根遺傳多樣性有何差別，以及它在高海拔地區(qū)生長后基因發(fā)生了什么變化，都有哪些成分，以便進行更多功能的開發(fā)，幫助拓展產業(yè)鏈。”

少數民族以信仰指導植物守護

云南是多民族地區(qū)，一些少數民族對當地植物資源的利用和保護形成了獨特的理論。楊永平指出，這是他們世世代代與生態(tài)環(huán)境協調發(fā)展的結果，應該被尊重，甚至可在農村生物多樣性保護中起示范作用。

傣族就有比較典型的保護系統。楊永平介紹，農耕的發(fā)展使傣族人形成了“有林才有水，有水才有田，有田才有稻，有稻才有人”、“砍山三年富，山禿幾代窮”的保護理念。村寨里的人去世火化后被埋在森林里，形成了“龍山”。龍山里的植物不能破壞，村民要燒柴就靠村寨里種的材質優(yōu)良、有很強萌發(fā)能力的鐵刀木。龍山的存在保護了許多國家重點保護植物，并使西雙版納保住了一些熱帶原始森林。

楊永平說：“他們還受宗教文化影響，在佛寺庭園中栽培了許多與宗教相關的觀賞植物，有很多從國外引進，就像一個個小植物園，是我們學習引種馴化的好場所?！?/p>

讓社區(qū)成為遷地保護場所

楊永平介紹，我國的自然保護此前經歷了兩個階段。

第一階段是20世紀八九十年代的“搶救式保護”：政府建立保護區(qū)，劃清明確的邊界，組織護林員等隊伍，把劃定在邊界里的保護落實到位。

第二階段是1998年長江洪災后退耕還林的“恢復式保護”，對保護區(qū)以外區(qū)域的公益林、集體林、國有林等進行生態(tài)補償。“第二階段至今還在持續(xù)，這兩階段主要靠政府投入，今后應該對這些保護行動做些成效評估。我認為第三階段已經萌芽，就是全社會參與‘美麗中國的建設和生物多樣性保護。比如農村社區(qū)保護水源涵養(yǎng)林、保護一條溝，城市社區(qū)、一些大企業(yè)也加入保護的隊伍中來，環(huán)保組織的聲音也越來越強?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/02/04/qkimageshjyshjys202009hjys20200914-12-l.jpg"/>

在美麗鄉(xiāng)村建設方面，楊永平非常推崇“社區(qū)參與”這種方式。他認為，村寨、社區(qū)亦可效仿植物園，作為遷地保護的基本場所。他舉例，西雙版納植物園周邊有社區(qū)要進行景觀綠化時，植物園就結合自己特色為社區(qū)提供國家保護植物樹苗。“社區(qū)很樂于參與這類行動，畢竟自己村寨中擁有國家級保護植物，他們也很自豪。我們還提供保護植物的種苗給企業(yè)，比如放到五星級酒店去種，其實也是鼓勵企業(yè)參與植物保護事業(yè)?！敝参飯@里的樹苗畢竟有限，植物園還開辟大棚，邀社區(qū)來育種、共建苗圃、進行管理?！白屗麄冇H自參與，我們提供條件和技術指導，成果歸社區(qū)所有，大家很踴躍?！?/p>

原定于2020年10月在昆明舉辦的“《生物多樣性公約》第十五次締約方大會”，受新冠肺炎疫情影響推遲至2021年5月17日至30日。楊永平參與了大會的一些籌備工作，如重點展示云南這個區(qū)域的生物多樣性保護工作，他還參與了生態(tài)環(huán)境部關于未來10年生物多樣性保護方案的討論。

對于明年的大會，他與同事計劃組織一些專題分會場。在中國，全社會未來如何保護生物多樣性是很值得探討的話題。楊永平希望，屆時能與國際同行交流社區(qū)層面對生物多樣性保護的好的經驗和做法。