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國家植物標本資源庫:讓標本“開口說話”

2019-12-03 02:20:31 科技日報

  遼寧某地方政府要徵收一片櫻花園,櫻花園裡的櫻花被認為是國外品種。因為國產櫻花與國外櫻花的補償價格不同,為確定那片櫻花是否為國外品種,需要對物種做出準確鑒定。但由於櫻花還沒到開花年齡,難以根據形態鑒定物種。

  當地政府找到了國家植物標本資源庫。通過分子鑒定,測出送檢樣品確實不是國產物種,而是產於日本的富士櫻。這樣,地方政府給農民的補償有了依據,農民也得到了相應的補償。

  為完善科技資源共用服務體系,推動科技資源向社會開放共用,今年6月,科技部、財政部印發了《關於發布國家科技資源共用服務平台優化調整名單的通知》,對原有國家平台開展了優化調整,形成了30個國家生物種質和實驗材料資源庫,國家植物標本資源庫就是其中之一。

  該資源庫負責人孔宏智說,國家植物標本資源庫在國家科技基礎條件平台中心指導下,依託中國科學院植物研究所,整合了中國科學院昆明植物所、華南植物園、武漢植物園、西雙版納熱帶植物園等16家共建單位資源,圍繞實體館和數字平台建設,開展植物標本的收集、保存及資源共用等工作。資源庫注重標本實物和數字化服務並重,以實物標本為重要參考,完成了《中國植物志》等國家級和地方植物志書,產生了廣泛社會影響;數字化服務有效支撐了“地球大數據”“泛喜馬拉雅植物志”等國家級重大項目,進一步提升了資源庫服務科研和社會的能力。

  支撐國門安全

  生物入侵是導致生物多樣性喪失的重要因素之一,與動植物棲息地喪失和全球氣候變化一起被看作是影響全球環境的三大難題。據統計,目前入侵我國的外來物種已超過400種。調查表明,入侵我國的外來物種39.6%是有意引進造成的,43.9%為無意攜帶進入造成的,經自然擴散進入我國境內的僅佔3.1%。這一結果表明人為活動是導致生物入侵的重要因素。

  不讓具有入侵趨勢的外來物種進入我國,是防止生物入侵的最有效和代價最小的方法。

  每天,有大量各種各樣的植物材料通過海關進出。海關被稱為國門,行使防止外來有害植物流入和國家戰略資源流出的職能。

  “進出海關的各種植物材料都必須精確鑒定,才能確定樣品是否屬於珍稀瀕危植物、入侵植物、特殊資源植物等,從而對其採取相應的處置措施。”國家植物標本資源庫研究員周世良說,利用DNA序列進行分子鑒定的方法被稱為DNA條形碼技術,這是目前使用最廣泛的技術之一。因為植物在漫長的進化曆程中,不同物種發生了遺傳分化,彼此的基因序列不同,這就是分子鑒定的理論依據。

  植物材料精準鑒定的前提是建立一個覆蓋廣泛的資料庫,而要建設這樣一個資料庫,必須有一個物種豐富的DNA庫。周世良說,目前,中國科學院植物研究所已經建成一個初具規模的“中國植物DNA庫”,包含5萬種20萬份DNA材料。

  該資源庫李振宇研究員告訴記者,他們的團隊先後與多個海關檢驗檢疫部門合作,並與江蘇泰州有關部門建立聯合實驗室,開展海關進口貨物夾帶外來物種的收集、鑒定等工作,發現許多新的具有入侵植物趨勢的物種,並構建了中國外來入侵植物DNA條形碼資料庫,為國門安全起到了良好的支撐作用。

  共用生物多樣性資訊

  只需開啟APP,對著花拍一張照片,花的詳細資訊就可以顯示出來。僅2018年賞花季,花伴侶APP就一下子收穫了上萬粉絲。

  國家植物標本資源庫平台主管、花伴侶創始人李敏說,花伴侶APP是基於中國植物映像庫海量映像數據而開發的智能識別應用,已成為公眾識別常見植物、獲取植物學知識最便捷的渠道。

  花伴侶APP開發的背後,離不開近10年來海量的植物學資訊數據。國家植物標本資源庫目前收集、保存和共用了數字標本1100多萬份、標本照片557萬張、彩色圖片500萬張、文獻10萬份、視頻和3D影像資料2795份,完成與標本有關的專題202個、線上共用資料庫近百個,規模和水平居世界前列。

  2006年,國家植物標本資源庫的門戶網站——中國數字植物標本館正式上線,年訪問量均在百萬人次以上,位於全國同類網站訪問量之首。該網站為用戶查詢及使用中國植物標本及其植物學資訊提供了極大的便利,也為我國生物多樣性資訊共用工作做出了積極的貢獻。

  至今該網站線上共用來自全國103家植物標本館(佔全國活躍標本館的50%)的740萬份數字標本(佔全國總數字化標本量的70%),包括500萬幅標本照片。同時搭建了相應的資料庫以及標本數字化規範等20餘個植物學輔助資料庫,建立了種子植物電子檢索表、珍稀瀕危植物和栽培植物等10餘個特色專題,總資源量達10T。

  孔宏智說,多年來,標本館支援科研服務169次,外發數據量約215萬條記錄,為中科院等70餘家國內外高校院所提供深度數據服務;支撐科研項目128項,包括973項目、國家重點研發項目等;支撐發表論文600餘篇,出版論著30餘冊。

編輯:肖天
 
 

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