DNA條形碼:為瀕危植物撐起「保護傘」—新聞—科學網

2020-12-03 科學網

 

■本報記者 丁佳

 

12月20日，中國科學院植物研究所聚集了來自國家農業、林業、環保、醫藥、檢驗檢疫、進出口等部門的人士，他們一起見證了《中國珍稀瀕危植物圖鑑》的問世和「中國珍稀瀕危植物DNA條形碼鑑定平臺」的開通。

 

對於他們來說，這是一件盼望了10年的大事。

 

「中國瀕危植物數量超世界平均水平」

 

中國是北半球生物多樣性最為豐富的一個國家。根據文獻記載，中國擁有高等植物3萬多種，約相當於美國的2倍、歐洲的3倍。

 

近幾十年來，中國經濟快速發展，環境的壓力也越來越大。「這使得中國的珍稀瀕危植物變多，超過了世界平均水平。」中科院院士洪德元估計，「中國的珍稀瀕危植物約佔高等植物總數的15%，大概有4000~4500種。」

 

珍稀瀕危植物大多具有重要經濟價值，與人類關係十分密切，但又非常脆弱，備受人們關注。中科院植物所是國內最早開展相關研究工作的科研單位之一。研究所自1982年開始編寫首部《中國植物紅皮書》，主持了國家自然科學基金重大項目「中國主要瀕危植物的保護生物學研究」、「973」項目「長江流域生物多樣性變化、可持續性利用與區域生態安全」等科研項目，為我國珍稀瀕危植物保護作出了重要貢獻。

 

目前，我國的珍稀瀕危植物保護工作已有30年歷史，但仍有許多核心問題亟待解決，如珍稀瀕危植物名單、物種的可靠性、遺傳多樣性水平、物證材料的快速可靠鑑定等等。這讓科學家們覺得，必須應用新技術來解決與保護相關的科學問題。

 

「做成家具也能認出木材來自哪棵樹」

 

上世紀80年代初，國家開始立法保護珍稀瀕危植物。然而，受利益的驅使，非法盜伐、走私等事件時有發生。

 

比如，2012年雲南一家公司將一批木材運往天津港，並申報木材名稱為「鳥足紫檀」。海關人員懷疑公司謊報了木材名稱，送去專業部門進行鑑定，最後發現這批所謂的「鳥足紫檀」竟是一種極為珍貴的樹種——檀香紫檀，總價值超過5000萬元人民幣。

 

這讓人不禁想到，倘若當時海關人員沒有「多長個心眼」，犯罪分子就很有可能得逞。

 

「確有一些案件由於材料鑑定困難而不能讓犯罪分子得到應有的懲罰。」中科院植物所研究員、「中國珍稀瀕危植物DNA條形碼鑑定平臺」建設者周世良告訴《中國科學報》記者，「物種鑑定傳統上依賴於材料的形態解剖特徵，可需要鑑定的珍稀瀕危植物材料往往是木材、果實、種子等部分器官，有些甚至是加工過的物品，形態特徵的不完整常導致無法準確鑑定。」

 

2003年開始出現的DNA條形碼技術引起了周世良等人的注意。這種技術不受材料不完整性和發育階段的限制，逐漸取代了早期的分子標記技術，成為物種鑑定的首選。

 

中科院植物所系統與進化植物學國家重點實驗室從2008年開始構建基於DNA條形碼技術的珍稀瀕危植物鑑定平臺，5年後，「中國珍稀瀕危植物DNA條形碼鑑定平臺」正式開通，為社會提供服務。

 

除了國際通用的兩種DNA條形碼外，這個平臺網站還使用了高解析度的核基因ITS和實驗室自己開發的葉綠體基因ycf1條形碼，使用者只需將材料的DNA序列粘貼到對應的檢索框裡，它就會列出這個材料可能的物種是什麼，並按照相似度的高低依次排列。而幾個條形碼並行使用，相互印證，鑑定的可靠度能大大提高。

 

這樣，人們不僅能從一塊木頭、幾粒種子中鑑定出物種，用周世良的話說，如果一些重要物種的每個個體都有了遺傳標籤，就算「不法分子把木頭做成了家具，也能認出他用了哪棵樹的木材」。

 

「一個基因可能關係國家經濟命脈」

 

洪德元深知這項工作的重要意義。畢竟，正是當年海南的一株外表奇特的野生稻，造就了「雜交水稻之父」袁隆平和改變了中國農業命運的「超級稻」。

 

「珍稀瀕危植物是個寶庫。」洪德元說，「有時候，一個基因就關係到整個國家的經濟命脈。中國這幾千種珍稀瀕危植物，究竟還有多少資源等待人們去發現？過去我們在這個領域的進步不夠快，現在是一個好機會，植物所系統與進化植物學國家重點實驗室應該義不容辭地擔起這個責任。」

 

事實上，珍稀瀕危植物研究與保護已被列為植物所「一三五」發展規劃的重點之一，而周世良等人也正準備利用這個平臺做更多事情。

 

截至今年12月，平臺資料庫中共包含了18732條序列，覆蓋了186個科、2568個種。這一數字還在不斷攀升中。

 

「這也就是說，DNA條形碼平臺不光可以進行物種鑑定，更重要的是這些物種的部分遺傳信息能為人類所掌握，而物種遺傳信息數位化則是物種信息化的前提和基礎。」周世良說。

 

《中國科學報》 (2013-12-26 第1版 要聞)

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