濒危植物迁地保护的方法及问题

濒危植物迁地保护的方法及问题
濒危植物迁地保护的方法及问题
孙晓鹏
（北京师范大学生命科学学院生态学专业）
摘要：迁地保护是保护濒危植物的一个主要和有效的手段。

本文论述了实施迁地保护的原因，介绍了迁地保护的方法：建立种子库、离体保存和活体栽培。

文章主要从采样
的科学性、植物园分布于植物区系的协调、基因流失、新生境的适应、有效种群大
小、数据管理监测和保护合作七个方面探讨了迁地保护中存在的问题和解决方法。

最后对迁地保护作了简要评价。

关键词：濒危植物迁地保护方法问题
迁地保护和就地保护是生物多样性保护的两个主要手段。

就地保护着重通过保护生境来保护物种，而迁地保护则将濒危物种转移至安全的地方集中管理，从而避免灭绝和基因多样性的丧失。

然而迁地保护长期以来在学术界受到质疑，有人认为迁地保护使物种脱离了原来生境，即使能保存了下来，也已经不是原来的物种了[1]，而且在植物园里很难模拟原生境的生态位搭配，物种的适合度将受到影响。

在1987年美国国际开发署的3750万美元的生物多样性保护计划中，用到迁地保护上的只占了1%多一点。

但无论我们怎样加大保护力度，地球上的物种还是以惊人的速度在消失，迁地保护作为一种有效的手段，逐渐被人们重视起来。

美国1990年根据Cohen等人的报告，设立了75万美元的诺亚（Noah）计划，专门用于植物的迁地保护。

从1985年开始，全世界的植物园以每周增加1个的速度，从1300多个发展到1991年的1600多个[2]。

迁地保护正日益受到重视，并不断的发展和完善。

1.迁地保护的原因
人们改造自然的活动在不断加剧，这种干扰使生态系统产生不良
响应，对植物多样性的影响是巨大的。

现有的自然保护区网络虽然维持了很高的植物生物多样性，并不能保证所有植物多样性能够长期保存下来(Tilman等2001)[3]。

就地保护只能在保证维持生境状况良好的情况下才是有效的，对于那些灭绝趋势在自然状态下不可逆转或是基因快速丧失的物种，迁地保护就显得十分必要了。

所以，完整的生物保护策略应该是将就地保护和迁地保护结合起来，从而形成一个防止生物灭绝的安全网(Kayri Havens等 2006)[4]。

实施迁地保护，具有以下优点：(ⅰ) 快捷方便，避免物种灭绝。

(ⅱ) 有效防止生物遗传多样性的丧失。

(ⅲ) 弥补就地保护的一些不足，是就地保护的补充。

(ⅳ) 操作相对简单经济。

比如，澳大利亚西南部的濒危植物小桉树(Eucalyptus impensa)，虽然在当地建立了保护区加以保护，但由于频繁的火干扰和病虫害，其生存受到极大威胁。

在这种情况下，迁地保护就成为一种有效的手段[5]。

2. 迁地保护的方法
2.1. 建立种子库
种植业的发展培养了很多优秀的农作物品种，种子库最初便应用于这方面。

但随着植物多样性保护的压力越来越大，种子库便成为一种很有效的迁地保护方法。

欧美国家在这方面拥有很好的技术，我国起步虽晚，也迎头赶上，据新华社报道，中科院和地方政府已投资3亿多元用于收集珍稀植物，重点建设四大植物基因库，其中最大的植物基因库位于西双版纳，该基因库计划保存8000到10000种珍稀植物活体。

2.2. 离体保存
根据植物繁殖方式及其他有关生物学特性，离体保存已成为濒危植物保护中一项比较理想的技术。

以植物细胞全能性为基础的组织培养技术为试管内基因贮存提供了技术上的可能。

采用离体保存技术建立试管基因库，所需空间较小，可以大大节省人力、物力及土地；保存期可免受外界害虫、病菌和病毒侵害，避免由于病原菌引起的退化、绝种；具有很高的繁殖系数，当需要时，可把保存材料当作核心原材料进行大量繁殖。

为使所保存的离体种质能用于生产和研究，必须达
到以下要求：保持保存材料的遗传稳定性；保证培养物不为微生物所污染；有较长的继代培养时间；需要时能够通过微繁技术得到批量的植株。

这种方法特别适用于目前无法进行长期保存的无性繁殖植物和顽拗型种子植物；用于保存的器官主要有种子、花粉、愈伤组织、枝条、芽、根等。

保存材料可采用原生质体、未分化的细胞、愈伤组织分化的芽和胚等，但最理想的材料是茎尖和分生组织。

保存技术主要有两种：低温保存技术和超低温保存技术(玻璃化法、包埋脱水法、干燥法、预冻法、两步法等)。

[6]
2.3. 活体栽培
对于种子不易长期储藏或是不适宜进行离体保存的植物物种来说，活体栽培是一种有效手段。

最普遍的就是遍布世界各地的植物园。

植物园被比喻成植物保护中的“诺亚方舟”，这是很恰切的。

植物园采取集中栽培的方法，将濒危植物有效的管理起来，不仅使人们在生物多样性保护中取得了主动性，而且保护的物种数量也是惊人的。

在发达国家里，较大植物园集中的植物物种数量往往在万种以上。

如英国皇家植物园邱园为世界之最，多达50000种（包括种以下单位）左右，莫斯科植物园21000 种，丹麦的植物园也达18000种，波兰波兹南植物园也有6500种。

除植物园外，田间收集圃也在世界范围内纷纷建立用于濒危植物的迁地保护。

如英国1991年开始的一个迁地保护计划就包括有50个迁地保护收集圃，每个单位都有明确的分工，以保护不同的植物类群。

日本也有庞大的各组织联合的迁地保护计划；在澳大利亚、美国、印尼等许多国家各类从事迁地保护的组织也广泛联合起来，虽然这类合作有相当部分还处于松散的状态[1]。

在栽培技术上，往往根据不同植物的特点，采取相应有效的培植技术。

如澳大利亚小桉树(E. impensa)种子不易获得，迁地保护中，建立种质资源库的方法受到限制，只能采取组织培养(tissue culture)和微体繁殖(micropropagation)的方法。

Eric Bunn(2005年)采用半浓度的MS培养基配合0.25μM6-苯甲基氨基嘌呤(6-benzylaminopurine)和2.5μM激动素(kinetin)，通过离体培养的方法，
成功培育出可供迁地移栽的小桉树植株，且生长良好[5]。

又如园艺上很有价值的濒危植物鸢尾科的天使钓竿(Dierama luteoalbidum)，Madubanya等(2006年)采用液态培养法培育出植株，而且很适应新环境，并将其球茎的诱导期缩短至三个月[7]。

3. 迁地保护中的问题
3.1. 采样的科学性
迁地保护是一种人工技术，很难反映某物种自然界的多样性；而且有时候并非是在保存自然界植物的副本，所以采样的科学性就显得尤为重要。

采样时，必须经过科学的分析、研究与论证，力争使采样做到全面、典型和有效。

王峥峰等(2003年)总结了在采样过程中应注意的问题：(1)采样(种群)数目如何确定；(2)哪些种群需要重点采集, 哪些则需较少关注；(3)每一种群的采样(个体)数如何确定；
(4)采集种子时如何确定种子数和采集策略：只从较少的母树上采集还是从更多的母树上采集，采集的对象(母树)之间的间隔应为多大；
(5)是否需要隔(几)年重新采集[8]。

对种子库或基因库的科学评估往往能发现采样中存在的问题。

如欧洲黑杨(Populus nigra)是河岸生态系统的先锋树种，由于生境丧失已经受到灭绝威胁。

欧洲各国普遍为其建立了基因库。

Storme等(2004年)用AFLP、SSR和同功酶(isozyme)三种分子标记技术分析了欧洲9个基因库中的675个样本，发现其无性系副本(clonal duplication)占到了26%，其中法国基因库没有，比利时最高，为78%[9]。

所以，采样不科学会造成人力财力的浪费，但更重要的是损失物种遗传多样性，从而导致保护的失败。

3.2. 植物园分布与植物区系分布的协调
迁地保护绝不是简单意义上的物种迁移，而是一种集中保护，以便有效的管理。

如果某物种在迁移后生境变化很大，就会改变原来的遗传特性，或是因水土不服而死亡。

为了使植物能在迁地保护地正常的生长发育、繁衍后代,减少人工驯化和节省资源，国内外学者均主张植物园应主要保存当地的植物区系成分。

所以采取迁地保护的濒危植物最好设置在相同区系的植物园中，而且尽量细化。

但由于历史和经
济发展不平衡等原因，二者关系并不理想。

以中国植物园情况为例(表1.)，这个关系是失调的：已建的植物园过分集中，而在植物多样性最丰富、在生境特殊和在中国特有分类群分布中心等地区很少或几乎没有植物园。

表1. 中国植物区系区和植物园的分布[10,11]
中国植物区系分区植物园分布数目
泛北极植物亚区89
欧亚森林植物亚区1
亚洲荒漠植物亚区7
欧亚草原植物亚区3
青臧高原植物亚区1
中国－日本森林植物亚区72
中国－喜马拉雅森林植物亚区5
古热带植物亚区15
马来西亚植物亚区15
3.3. 基因流失
这里所说的基因流失指的是迁地种与自然种之间遗传多样性的差异。

迁地物种由于采样和植物园条件的限制，再加上复种栽培，很难涵盖该物种自然界所有的遗传多样性，从而缺乏遗传的代表性。

归结起来，造成基因流失的原因有以下
几方面：(ⅰ)采样缺陷。

采样很难将自然的生物多样性全部囊括在内，而且无论采样技术怎样发展，这点终究不可克服。

(ⅱ)生境差异。

迁地环境跟原来环境相比存在差异，而却在植物杂居的环境中很难模拟原先的生态位搭配，植物在适应过程中基因也会发生改变。

(ⅲ)种群限制。

植物园条件限制种群不可能维持在很大程度，这从而不能具有自然界丰富多样的基因动态。

(ⅳ)近交衰退。

近交会使居群中杂合子的数量降低，纯合子的数量增加，使得许多隐性的有害基因在子代中表达，结果导致子代的死亡率增加，育性下降，生长发育不良。

植物园在稀有濒危植物的迁地保护中，如果没有一个详细的谱系记录，很有可能把同一家系或经过反复近亲繁殖的后代种植在一起，导致后代的
近交衰退，造成基因多样性损失[12]。

3.4. 新生境的适应
植物在植物园中是否生长良好，繁殖正常，是衡量迁地保护是否成功的重要标准。

只有迁地植物实现了从“种子到种子”的过程，才能说明该植物迁地移植的成功。

但是，由于生境的差异和栽培技术的限制，实现百分之百的成功率是不可能的，这也许就是迁地保护的软肋，尤其对一些数量极少的稀有植物，危险性是不言而喻的。

生境适应始终是迁地保护中的一大问题。

以我国为例，根据“中国稀有濒危植物数据库”统计，栽培在各植物园的621种我国第一批保护植物中的85%生长正常，10%生长不正常，而5%情况不明[13]。

3.5. 有效种群大小
理想状况下，迁地保护中，保护物种数量上应该维持一个有效种群的大小。

但要维持一个有效种群，在就地保护中有时候都很难办到，在迁地保护中由于条件限制，实现的可能性非常小。

从我国植物园已经保存的濒危植物的种群状况(表2.)来看，情况并不乐观。

表2. 中国植物园已保存的濒危植物种群状况[13]
第一批国家保护植物
种群个体数栽培植物种数已占栽培植物种数%
1 35 10.5
2 40 12.0
3 23 6.9
4 21 6.3
5 32 9.6
6 9 2.7
7 8 2.4
8 9 2.7
9 3 0.9
10 27 8.1
11-20 41 12.3
21-30 17 5.1
31-40 8 2.4
>40 59 17.8
另外，由于各种稀有濒危植物的生活型不同，它们的繁殖系统也不同，而且具有不同数量的生态类型(或遗传类型)，因而很难用一个标准去评价。

3.6. 数据管理和监测
在迁地保护的人工环境中，数据管理与动态监测非常重要，有时候稍有闪失，后果是难以弥补的。

90年代几乎所有的欧美植物园都有计算机数据管理系统。

我国的植物园中，仅有少数植物园如西双版纳植物园、北京植物园、南京中山植物园、呼和浩特树木园、昆明植物园、福州树木园和民勒沙生植物园等已建立或正在建立计算机管理系统，但不太一致。

目前，我国还没有一个有关稀有濒危植物保护的监测中心。

3.7. 保护合作
生物多样性保护是全人类的共同事业，只有各国各组织间大力协同，广泛合作，才能取得有效的成果。

自然系统的发生是以地理单元为单位的，而不是以人为划定的国界洲界为标准的，这本来是一个简单的问题，但我们对它的忽视也致使我们忽视了一个重要的问题：生物保护从来就不是也不应该是某国或某个组织的单独行为。

以欧洲黑杨(Populus nigra)为例，Storme等(2004年)对欧洲黑杨9个基因库的PCA和聚类分析结果表明，欧洲南部的多样性最高，相同流域的样本被聚为一类，而不是相同国家[9]。

看来，只有各国各组织间加强合作，才能在全球范围内形成一张保护生物多样性的安全网。

4. 结语
迁地保护从效果上讲不如就地保护，因为从某种角度上说，保护生物赖以生存和繁衍的生境才是最重要的。

但在当前生物灭绝速率不断加快的大背景下，这种方法就显得很在很重要了。

对于濒危物种来说，迁地保护既是明智的选择，也是无奈的选择。

其实，一切的根本是自然生态系统得维护与改良，如果不去这样做，一切的保护也将变得毫无价值。

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[13] 杨清，韩蕾，许再富. 中国植物园保护稀有濒危植物的现状和若干对策. 农村生态环境，
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