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【春城晚報(bào)】用顯微鏡揭開種子世界的秘密

文章來源:  |  發(fā)布時(shí)間:2023-05-23  |  作者:  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

 
中國西南野生生物種質(zhì)資源庫儲(chǔ)存的種子 本報(bào)記者 高偉 實(shí)習(xí)生 陳希 攝
 
藍(lán)果樹科 珙桐 X光片
 
實(shí)驗(yàn)師李漣漪利用光學(xué)顯微鏡給種子拍照 本報(bào)記者 高偉 實(shí)習(xí)生 陳希 攝

  木蝴蝶的種子具有薄薄的白色寬翅,可以借風(fēng)滑翔;蘭科的種子非常細(xì)小,只有在顯微鏡下才能看清,被稱為“粉塵種子”;異果黃堇的種子有像短發(fā)一樣、富含營養(yǎng)的油脂體,可以吸引螞蟻前來搬運(yùn),實(shí)現(xiàn)傳播;旅人蕉的種子表面具有罕見的藍(lán)色假種皮,專門吸引狐猴等動(dòng)物來取食,從而達(dá)到傳播目的。

  如此有趣、迷人的“智慧”,就藏在種子的世界里。中國西南野生生物種質(zhì)資源庫(以下簡(jiǎn)稱“種質(zhì)資源庫”)正高級(jí)工程師杜燕及其同事們,在顯微鏡、X光機(jī)等儀器的幫助下,觀察到了種子世界的“秘密”。

  用顯微鏡觀察種子

  發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的生存智慧

  在日常生活中,人們關(guān)注的往往是可以食用的果實(shí),如蘋果、梨、葡萄、板栗、向日葵等,或浪漫有趣的果實(shí),如用嘴一吹就能漫天飛舞的蒲公英等,而對(duì)果實(shí)內(nèi)的種子關(guān)注甚少。

  種子不僅是裸子植物和被子植物的繁殖器官,還是其散布器官。它雖只由種皮、胚乳和胚三個(gè)部分構(gòu)成,但在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上卻千變?nèi)f化。并且,每種種子都有其獨(dú)特的傳播特性,如有的種子僅靠自身就能傳播,有的必須借助風(fēng)、水和動(dòng)物才能進(jìn)行傳播,其中蘊(yùn)藏著獨(dú)特的生存智慧。

  借助光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、X光機(jī)、冷凍切片機(jī)等儀器,杜燕和李漣漪等工作人員給種子拍了許多精美的照片,也揭示了它們的生存智慧。

  在顯微照相室里,實(shí)驗(yàn)師李漣漪向記者介紹了他們拍照的儀器。他說:“這幾臺(tái)設(shè)備就是我們用來給種子拍照的光學(xué)顯微鏡,可以將種子放大500至1500倍?!彼诘首由希蜷_電腦,點(diǎn)開了一張張精美的種子照片。他指著一張照片說:“這是紅花栝樓的種子,兩側(cè)各有一個(gè)氣室,胚長(zhǎng)在中間。葫蘆科栝樓屬的種子大都具有這個(gè)特征。”

  “這個(gè)藜的種子很有特點(diǎn),外面一圈是胚,中間的是胚乳。”李漣漪說,“別的種子大都是胚乳長(zhǎng)在外面,保護(hù)著中間的胚,而它卻反著長(zhǎng)。胚彎曲,并長(zhǎng)于胚乳外,形成的幼苗就會(huì)比周圍其他草本植物的幼苗大,從而更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?!?/p>

  杜燕也常感嘆種子的生存智慧。她介紹,龍腦香科常綠大喬木東京龍腦香的植株可高達(dá)45米,且果實(shí)較大,為了在散布時(shí)不會(huì)摔傷種子,于是在果實(shí)頂端由萼片特化形成了2枚長(zhǎng)達(dá)10多厘米的大翅膀;果實(shí)脫離母株后就會(huì)螺旋旋轉(zhuǎn),減緩果實(shí)降落的速度,并使果實(shí)能隨風(fēng)飄離母株一段距離,從而保證種子安全落地,同時(shí)具有更大的生存機(jī)會(huì)。蘭科附生草本植物垂花蘭生長(zhǎng)于缺水而又缺少營養(yǎng)的大樹樹干上,為了能成功繁衍,它的一個(gè)果實(shí)內(nèi)就孕育了數(shù)萬粒種子,這些種子可借風(fēng)、氣流、樹干徑流和鳥進(jìn)行廣泛傳播,并與真菌共生。褐色沙拐棗的瘦果較大,并在表面形成密集的尖刺,可隨風(fēng)在沙漠里滾動(dòng)傳播,不易被沙粒埋沒。異果黃堇的種子有短發(fā)一樣、富含營養(yǎng)的油脂體,可以吸引螞蟻前來搬運(yùn),借而達(dá)到傳播的目的……

  給種子拍X光片

  能發(fā)現(xiàn)種子的病灶

  “你看這個(gè)豆科決明種子?!崩顫i漪指著X光片說。記者看到照片上的種子,有的內(nèi)部是好的,有的卻藏著個(gè)蟲寶寶,但外表看起來都一樣。

  李漣漪說:“豆象將卵放入雌蕊柱頭內(nèi),幼蟲沿著雌蕊的花柱向下進(jìn)入子房后分散進(jìn)入胚珠。胚珠所發(fā)育成的種子里就已經(jīng)藏著豆象的幼蟲了?!比绻挥肵光機(jī)拍攝,或者不切破種皮根本不知道哪些種子被蟲蛀了。

  “你看這個(gè)薔薇種子,看上去很飽滿,以為是胚,待把X光照片放大后就可看出來,里面全是蟲。加上它的種皮較厚,用常規(guī)水選方法是沒法去除蟲蛀種子的?!崩顫i漪說。給種子拍照,需要對(duì)不同種子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)有一定了解,不然就會(huì)把那個(gè)小小的蟲子當(dāng)作種子的胚了。

  用X光機(jī)給種子拍照,就好比人們?cè)卺t(yī)院拍X光片,不會(huì)損壞種子結(jié)構(gòu),但又能清楚看到其內(nèi)部情況。除了能檢測(cè)種子里是否有蟲,還能檢測(cè)種子是否發(fā)育良好、是否清理受損,為萌發(fā)實(shí)驗(yàn)提供參考。

  李漣漪說,前幾年他跟杜燕老師去采集水松種子。出發(fā)之前,他曾與所里的前輩聊天得知,幾位前輩也曾采集過很多水松種子,并拿去做了萌發(fā)實(shí)驗(yàn),可能條件設(shè)置不對(duì),最后都沒萌發(fā)成功。

  “我們把種子采集回來后,一做X光,才發(fā)現(xiàn)種子的飽滿率非常低,只有1%。把飽滿的幾粒種子拿去做了萌發(fā)實(shí)驗(yàn),一個(gè)星期后它們就全都萌發(fā)了。”所以,大家此前認(rèn)為水松種子不好萌發(fā),不是因?yàn)闇囟?、水分等條件設(shè)置不合適,很可能是授粉、發(fā)育等環(huán)節(jié)出了問題,導(dǎo)致水松種子飽滿率較低,萌發(fā)率被嚴(yán)重低估了,這可能也是其瀕危的重要原因之一。這樣的研究對(duì)水松的認(rèn)識(shí)和保護(hù)都有幫助。

  隨后,李漣漪又打開了一張照片,照片上是一個(gè)個(gè)細(xì)長(zhǎng)的種子。李漣漪說:“這個(gè)是毛竹的種子,敗育的種子也很多。”

  李漣漪接著又打開了另一張照片,照片上有50粒細(xì)長(zhǎng)的種子,外表看起來沒有區(qū)別,但種子內(nèi)部有的渾然一體,有的則橫裂成了幾段。較大的禾本科植物種子,由于其富含淀粉,在相對(duì)濕度為15%的干燥間干燥一段時(shí)間后,質(zhì)地就會(huì)變脆,受重壓很容易斷裂,因此在清理時(shí)必須選擇較為輕柔的清理方法,清理人員要戴上橡膠手套在橡膠墊上揉搓。

  開展種子形態(tài)拍攝工作

  讓公眾認(rèn)識(shí)到種質(zhì)資源庫的重要性

  給種子拍照是一門技術(shù)活,需要對(duì)不同種子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)有所了解,同時(shí),還需要做不少準(zhǔn)備工作。李漣漪說他一天最多拍15種種子。

  杜燕說,從2015年開始,種質(zhì)資源庫就正式開展種子形態(tài)拍攝工作,到目前為止,已初步取得了一些科研成果,種質(zhì)資源庫工作人員主編了《青藏高原特色植物種子》等5部專著,獲得了“云南省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)”等9項(xiàng)榮譽(yù)。

  她介紹說,種子形態(tài)學(xué)是一門研究種子的形成與發(fā)育、形狀與結(jié)構(gòu)的科學(xué),而顯微拍攝是進(jìn)行種子形態(tài)學(xué)研究的輔助手段之一。另外,中國西南野生生物種質(zhì)資源庫五個(gè)分庫之一的種子庫,現(xiàn)已收集和保存了我國1萬多種野生植物種子,但這些種子都存放于零下20℃的冷庫里。通過顯微拍攝,就可以把這些種子的形態(tài)清晰地展示給公眾,促進(jìn)公眾對(duì)這些種子的認(rèn)識(shí)、研究和利用,同時(shí)也可用于科普宣傳。

  她一邊介紹,一邊打開一張印有日歷的海報(bào),海報(bào)標(biāo)題為《種子:大自然的杰作》,上面印有幾粒精美的種子。她說:“像這些帶翅的、有冠毛的,或者具有這種氣腔的種子,都是靠風(fēng)來傳播的?!?/p>

  開展種子形態(tài)拍攝工作,有助于向公眾展示神秘而多姿的種子世界,讓公眾充分認(rèn)識(shí)到種質(zhì)資源庫的重要性,以及進(jìn)行生物多樣性保護(hù)的重要意義,提高公眾的生物多樣性保護(hù)意識(shí),加大館藏種子資源的開發(fā)和利用力度。

  作為國家的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,中國西南野生生物種質(zhì)資源庫不僅是我國生物戰(zhàn)略資源的保存庫,也是種質(zhì)資源研究和開發(fā)利用的重要平臺(tái),還是宣傳種子科學(xué)知識(shí)和生物多樣性保護(hù)意識(shí)的基地,在我國的生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮著重要作用。本報(bào)記者 楊質(zhì)高 文

  中國西南野生生物種質(zhì)資源庫 供圖

  《春城晚報(bào)》(2023年5月23日 第8-9版)

  來源:https://ccwb.yunnan.cn/content/202305/23/content_139553.html


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