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国家植物标本资源库:让标本“开口说话”

2019-12-03 07:56 来源:科技日报 本报记者 陈 瑜

  辽宁某地方政府要征收一片樱花园,樱花园里的樱花被认为是国外品种。因为国产樱花与国外樱花的补偿价格不同,为确定那片樱花是否为国外品种,需要对物种做出准确鉴定。但由于樱花还没到开花年龄,难以根据形态鉴定物种。

  当地政府找到了国家植物标本资源库。通过分子鉴定,测出送检样品确实不是国产物种,而是产于日本的富士樱。这样,地方政府给农民的补偿有了依据,农民也得到了相应的补偿。

  为完善科技资源共享服务体系,推动科技资源向社会开放共享,今年6月,科技部、财政部印发了《关于发布国家科技资源共享服务平台优化调整名单的通知》,对原有国家平台开展了优化调整,形成了30个国家生物种质和实验材料资源库,国家植物标本资源库就是其中之一。

  该资源库负责人孔宏智说,国家植物标本资源库在国家科技基础条件平台中心指导下,依托中国科学院植物研究所,整合了中国科学院昆明植物所、华南植物园、武汉植物园、西双版纳热带植物园等16家共建单位资源,围绕实体馆和数字平台建设,开展植物标本的收集、保存及资源共享等工作。资源库注重标本实物和数字化服务并重,以实物标本为重要参考,完成了《中国植物志》等国家级和地方植物志书,产生了广泛社会影响;数字化服务有效支撑了“地球大数据”“泛喜马拉雅植物志”等国家级重大项目,进一步提升了资源库服务科研和社会的能力。

  支撑国门安全

  生物入侵是导致生物多样性丧失的重要因素之一,与动植物栖息地丧失和全球气候变化一起被看作是影响全球环境的三大难题。据统计,目前入侵我国的外来物种已超过400种。调查表明,入侵我国的外来物种39.6%是有意引进造成的,43.9%为无意携带进入造成的,经自然扩散进入我国境内的仅占3.1%。这一结果表明人为活动是导致生物入侵的重要因素。

  不让具有入侵趋势的外来物种进入我国,是防止生物入侵的最有效和代价最小的方法。

  每天,有大量各种各样的植物材料通过海关进出。海关被称为国门,行使防止外来有害植物流入和国家战略资源流出的职能。

  “进出海关的各种植物材料都必须精确鉴定,才能确定样品是否属于珍稀濒危植物、入侵植物、特殊资源植物等,从而对其采取相应的处置措施。”国家植物标本资源库研究员周世良说,利用DNA序列进行分子鉴定的方法被称为DNA条形码技术,这是目前使用最广泛的技术之一。因为植物在漫长的进化历程中,不同物种发生了遗传分化,彼此的基因序列不同,这就是分子鉴定的理论依据。

  植物材料精准鉴定的前提是建立一个覆盖广泛的数据库,而要建设这样一个数据库,必须有一个物种丰富的DNA库。周世良说,目前,中国科学院植物研究所已经建成一个初具规模的“中国植物DNA库”,包含5万种20万份DNA材料。

  该资源库李振宇研究员告诉记者,他们的团队先后与多个海关检验检疫部门合作,并与江苏泰州有关部门建立联合实验室,开展海关进口货物夹带外来物种的收集、鉴定等工作,发现许多新的具有入侵植物趋势的物种,并构建了中国外来入侵植物DNA条形码数据库,为国门安全起到了良好的支撑作用。

  共享生物多样性信息

  只需打开APP,对着花拍一张照片,花的详细信息就可以显示出来。仅2018年赏花季,花伴侣APP就一下子收获了上万粉丝。

  国家植物标本资源库平台主管、花伴侣创始人李敏说,花伴侣APP是基于中国植物图像库海量图像数据而开发的智能识别应用,已成为公众识别常见植物、获取植物学知识最便捷的渠道。

  花伴侣APP开发的背后,离不开近10年来海量的植物学信息数据。国家植物标本资源库目前收集、保存和共享了数字标本1100多万份、标本照片557万张、彩色图片500万张、文献10万份、视频和3D影像资料2795份,完成与标本有关的专题202个、在线共享数据库近百个,规模和水平居世界前列。

  2006年,国家植物标本资源库的门户网站——中国数字植物标本馆正式上线,年访问量均在百万人次以上,位于全国同类网站访问量之首。该网站为用户查询及使用中国植物标本及其植物学信息提供了极大的便利,也为我国生物多样性信息共享工作做出了积极的贡献。

  至今该网站在线共享来自全国103家植物标本馆(占全国活跃标本馆的50%)的740万份数字标本(占全国总数字化标本量的70%),包括500万幅标本照片。同时搭建了相应的数据库以及标本数字化规范等20余个植物学辅助数据库,建立了种子植物电子检索表、珍稀濒危植物和栽培植物等10余个特色专题,总资源量达10T。

  孔宏智说,多年来,标本馆支持科研服务169次,外发数据量约215万条记录,为中科院等70余家国内外高校院所提供深度数据服务;支撑科研项目128项,包括973项目、国家重点研发项目等;支撑发表论文600余篇,出版论著30余册。

(责任编辑:王蔚)

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