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埋藏近1.5世纪的种子实验,古老研究成为现代科

来源:种子科技 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-05-11
作者:网站采编
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摘要:每过20年,一群由植物学家所组成的研究团队就会循着地图在天亮前来到密西根州立大学(Michigan State University)内一处神秘地点,挖掘植物学家的“宝藏”──这是一个装着超过一百年


每过20年,一群由植物学家所组成的研究团队就会循着地图在天亮前来到密西根州立大学(Michigan State University)内一处神秘地点,挖掘植物学家的“宝藏”──这是一个装着超过一百年种子的罐子。

这个深埋于土中的罐子装着跨世纪的实验样本,用来研究种子在土壤中能够维持休眠多长时间且持续保有萌芽能力。每20年研究者都会趁天黑时找到地图上标示的隐秘地点将过去埋下的罐子取出,将种子传播在培养皿中经过灭菌处理的土壤上,测试这些种子是否还能够生长。

过去由于技术限制,研究者在挖出种子之后只会单纯测试种子是否能在各式条件中生长,分析还能够生长的种类与树木。但随着科技进步,现今的研究者能够研究种子如何受到外在环境刺激而萌芽,如何保持休眠而不失去活性,甚至研究如何让看似失去活性的种子重新开始发芽。希望通过这些研究,帮助修复已被破坏的生态系统或者延长作物的种子保存年限。

缘起于1879年的研究

美国植物学家威廉詹姆斯比尔(William James Beal)于1879年制作了20个像这样的种子罐在校园内埋藏,预计每隔5年取出一罐培养。罐中包含了上千颗的种子,从黑芥菜(black mustard)到白三叶草(white clover)、反枝苋(redroot amaranth)等21种植物的种子各50颗。比尔博士希望通过研究了解植物在土壤内可以维持多久以及刺激植物萌芽的条件,借此帮助疲于除草的农人。

种子去壳后会被培养于各种土壤以及条件下,但大多种子都会继续处于休眠状态,可能要过几个月甚至数年以上才会开始发芽。在最初几次实验中,许多种子都能够生长,并且在接下来10、15甚至20年时也稳定生长。但数十年过去,植物渐渐变得难以生长,只剩下一种黄花草本植物毛瓣毛蕊花(Verbascum blattaria)仍能够稳定萌芽。在上一轮2000年挖出的种子中,近半的毛瓣毛蕊花种子在被埋藏了超过一世纪后仍然萌芽生长。

现今农人已经不太需要费心除草,但比尔博士的实验随着时间变得更加有意义。在各生态环境中土壤内究竟有多少种子可能萌芽,一直都是难以评估的问题,研究者着手研究种子如何休眠以帮助生态复育,在促进本土物种生长的同时抵抗外来种的入侵。乐观的来说,有些已经消失的植物种类可能也还有种子藏在某块土壤中,等待机会再次生长。除此之外,有些研究者也利用每次挖掘出的种子在受调控的环境中,研究种子的萌芽与寿命,先前更早取出的种子也有些仍在研究中。

比尔博士埋下种子时,最初计划在接下来的一世纪中每5年取出一罐种子进行分析,但随着时间过去,继续这项研究的研究者们决定延长每一次取出的间隔,一开始延长到10年,随后变成20年。其中1919年与去年2020年分别因为当时的西班牙流感与COVID-19疫情而顺延一年。

为了在这么长的实验过程中不至于乱了方向,密西根州立大学成立了负责管理种子的组织,让各时代的植物学家能够传承延续这项研究。今年的挖掘工作由目前负责此研究的七人中的Frank Telewski博士带领进行。他在2000年时在前辈Jan Zeevaart博士带领下首次参与种子罐挖掘,而后Zeevaart博士在2009年去世,Telewski也决定再将一份种子地图交给希望加入研究的植物学助理教授David Lowry博士。

传承这样一个历史悠久的研究同时又必须防止信息外泄是一件非常细致而艰巨的工作。随着研究进行时间越来越长,研究也变得越来越容易吸引其他人的兴趣,因此保密工作变得更加重要,而现在记录种子罐埋藏地点的地图是在移除了先前埋藏点地标之后搭建的。

有趣的是,在挖掘过程中仿佛神秘仪式般的,必须在夜晚进行其实只是出于比尔博士非常实际的考量,为了保护在挖掘过程中其他种子罐不被阳光照射而意外触发萌芽。也因为这个原因,研究团队在进行挖掘时也会使用绿色的头灯来避免影响实验。

老种子与新把戏

今年的挖掘过程并不那么顺利,超过六点天快亮时研究者们才发现他们可能错读地图了,修正方位后往西移动了两英尺继续挖掘,在穿过各种树根石头等障碍之后终于碰到了外形平滑的物体,这才松一口气开始欢呼。Weber博士形容感觉像成功接生了婴儿或者找到了珍贵的宝物。

今年是首次种子罐在取出之后没有直接进到培养房中,而是由博士后研究员Margaret Fleming带到冷藏室后取出一些从1914年后就再也没有成功发芽的金色狗尾草(Setaria glauca)种子进行基因分析。

文章来源:《种子科技》 网址: http://www.zzkjzz.cn/zonghexinwen/2021/0511/1355.html



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