儲藏容量全國最大,國家植物種質資源庫主體建築年內落成

今天(4月18日)是國家植物園揭牌運營三週年,一座高水平的現代化植物園正在首都北京蓬勃發展。記者獲悉,位於國家植物園(北園)西側的國家植物種質資源庫項目已開工建設,預計年內完成主體建築施工。國家植物種質資源庫規劃收集來自世界範圍內的植物種質資源7萬種以上約200萬份。實現我國受威脅植物、特有植物、全球珍稀瀕危植物、具有重要利用價值植物種質資源安全保存。

國家植物種質資源庫效果圖。國家植物園供圖國家植物種質資源庫效果圖。國家植物園供圖

種質資源庫維繫物種基因多樣性

按照國家林草局和北京市人民政府的工作部署,「國家植物種質資源庫」項目已經取得《建設工程規劃許可證》《建築工程施工許可證》和概算批複等全部建設手續,全面開工建設,預計年內完成主體建築施工。

「物種基因承載著民族存續的密碼,種質資源維繫著文明發展的命脈。植物種質資源既是保障國家生態安全的核心要素,更是全球科技競爭的前沿陣地。構建現代化種質資源保存體系,已成為生態文明建設的基礎工程與實現民族永續發展的戰略支撐。」國家植物園管委會主任、正高級工程師賀然說,在生物多樣性保護視閾下,種質資源庫承載著三重時代使命:作為遺傳信息的諾亞方舟,維繫著物種基因的多樣性寶庫;作為生態文明的穩壓器,為應對氣候變化提供關鍵性戰略儲備;作為綠色科技的種質庫,持續供給糧食安全、生態修復、清潔能源等領域的創新源泉。

通過現代科技將瀕危物種的遺傳火種永久封存,使優質基因資源突破時空界限實現代際傳承,其戰略價值不僅在於守護當下的生態安全,更在於為未來文明預留可持續發展密鑰,堪稱保障民族永續發展的國之重器。

莊惟敏院士領銜設計,展現中國傳統建築典雅之美

國家植物種質資源庫項目由清華大學建築設計研究院首席總建築師莊惟敏院士領銜設計。建築依山就勢地鑲嵌於地景之中,分散舒展的體量沉靜穩重,既體現大國重器的形態,又與萬生苑溫室隱顯呼應。

建築佈局借鑒了中國傳統建築院落式佈局,多個散落的建築分而不離,圍合形成中正謙和的整體形象。建築外立面採用UHPC高性能混凝土板材,強調融入天然地景的樸素營造。屋面採用智能低碳的種植屋面系統,使建築的第五立面也能很好地融於自然環境。建築體量鮮明的虛實對比、去繁就簡的立面細部、大屋簷的建築入口空間,處處展現了中國傳統建築的自然典雅之美。

根據功能特點,建築劃分為設施保存區、庫存準備區、業務科研區、學術交流區和科普展示區五大功能分區,其中設施保存區包括低溫庫、超低溫庫、試管苗庫、遺傳物質保存庫,庫存準備區包括種子前處理區、遺傳物質處理區、試管苗處理區等,業務科研區以科研辦公、種質採集鑒定、種質資源信息管理為主。

五大功能體塊圍繞中心庭院形成「輸配環」的概念,種質庫所有功能活動如學術交流、科研辦公、種質運送、參觀遊覽等活動均圍繞「輸配環」展開,形成了開放與圍合的院落關係和建築組團。

規劃收集全球植物種質資源7萬種以上

國家植物種質資源庫位於國家植物園(北園)西側,總佔地面積6萬平方米,總建築面積1.1萬平方米。配備了國際一流的保存設施系統,包括-20℃長期保存庫、-196℃液氮超低溫保存系統、試管苗庫、DNA庫和活體植物資源圃等多種資源類型保存單元,保證全覆蓋保藏各種資源類型植物資源。特別值得一提的是,庫區採用了模塊化設計,各保存單元既可獨立運行又能協同工作,為未來擴容預留了充足空間。

遵循「廣泛收集、科學保存、深入研究、永續利用」的方針,規劃收集來自世界範圍內的植物種質資源7萬種以上約200萬份,涵蓋約中國80%高等植物種和世界10%高等植物種的植物種質資源。計劃30年完成整體收集目標,包括植物種子110萬份,試管苗種質5萬份,DNA 63萬份,植物活植株7萬份,花粉和孢子8萬份,超低溫保存植物組織器官、植物微生物等種質7萬份,成為我國存儲容量最大的種質資源庫。實現我國受威脅植物、特有植物、全球珍稀瀕危植物、具有重要利用價值植物種質資源安全保存。

國家植物園(北園)副研究員、種子學博士李愛花說,近年來,科研人員先後就頑拗性種子保存、疑難萌發種子休眠解除機理、超低溫植物器官保存等多項世界性技術難題,開展攻克研究。在瀕危植物種質搶救性保護方面,種質庫也將逐步開展保育及回歸研究。「隨著種質資源庫的建設,我們將彙聚國內頂尖的種質資源研究團隊,在種子生物學、低溫保存技術、種質創新等領域開展系列研究。」

國家植物種質資源庫建成後,將上線全套智能化信息管理平台,實現種質資源全流程數字化管理,每份種質從採集到應用的各環節數據均被完整記錄,實現全流程可追溯。智能化管理系統還可實時監控50餘個儲存單元的溫濕度變化、氣體濃度等近10項關鍵參數,實行24小時不間斷監測,確保保存環境的高度穩定性。通過智能預警算法,系統能在環境波動超出閾值時自動觸發調控機制,確保保存環境穩定性達到±1℃的行業領先水平。

國家植物種質資源庫的建成將成為集保存、研究、利用、科普於一體的綜合性種質資源平台。通過多維度、多層次的功能建設,全面提升我國植物種質資源的保護、研究和利用水平。

預備庫已運營,收集野生植物種質資源、DNA材料近一萬

為確保國家植物種質資源庫建成後盡快投入運營,國家植物園(北園)整合全園科研力量成立前期運營專班,設立專項工作組開展種質資源收集和保藏兩項核心工作。同時,國家植物種質資源庫預備庫也已經建設完成並開始運行。

據國家植物園(北園)正高級工程師孟昕介紹,預備庫是按照國際標準建設的「生命冷藏室」,預備庫的運行,標誌著國家植物園野生植物種質資源保存體系邁入新階段。「目前我們已經完成新疆、吉林、山東、河北等全國12個省、市、自治區的野生植物資源調查,累計收集野生植物種質資源、DNA材料近10000份。」

按照國際規範,種質資源從野外採集到入庫保存,都需歷經簽收登記、清理篩選、X光檢測、數量估算、乾燥包裝等標準化流程。目前工作人員採用「乾燥-低溫」雙重保存技術對種子進行保存。種子需先在相對濕度15%、溫度15℃的乾燥間脫水,再密封保存於-20℃冷庫,理論保存期限可以超過100年。在保存的同時,還將對收集到的種質資源進行定期活力檢測,確保實時監測在整個保存週期內的種子活力。

國家植物種質資源庫效果圖。國家植物園供圖國家植物種質資源庫效果圖。國家植物園供圖

為全球生物多樣性治理貢獻中國智慧

國家植物種質資源庫以構建全球領先的種質資源保護體係為目標,通過深化國際科技合作與國內協同創新網絡建設,2024年,與新加坡植物園建立植物資源聯合保護機制,在植物種質交換、智慧植物園建設、人才培養等領域搭建起跨區域交流協作平台;同時聯合中國林科院開展核桃種質資源收集與研究合作;與天津市林業局達成林果種質資源共享,科技成果發佈等方面的合作協議;與國內外20餘個植物園、科研院所、高校建立合作意向。

下一步,國家植物種質資源庫將繼續構建「全球-國家-區域」三級合作網絡,顯著提升我國戰略性生物資源儲備能力,製定國際標準、技術標準,和人才聯合培養,為保障國家種業安全、推動綠色可持續發展提供重要支撐,將為全球生物多樣性治理貢獻中國智慧。

國家植物種質資源庫建成後,將有效豐富國家植物園物種多樣性和遺傳多樣性,增強植物遷地保護核心功能,提升種質繁育科研能力,實現各類植物種質資源保護及可持續利用。將成為各國植物園間合作交流平台,增進植物類群收集保存及可持續利用等方面學術技術交流,更好地參與國際種質資源保護項目等,成為北京市建設國際交往中心的重要功能平台。將通過展示我國在植物資源保護和利用方面取得的重要成果,提升公眾對植物科學的瞭解和認識水平,講好中國植物文化故事,成為生態文明建設成果展示窗口。

新京報記者 張璐

編輯 樊一婧 校對 趙琳