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【開屏新聞】家門口的生物多樣性｜顯微鏡下，他們推開了種子奇妙世界之門

文章來源: | 發(fā)布時間：2023-05-22 | 作者: | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】【關(guān)閉】

　　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”；

　　異果黃堇的種子具有短發(fā)一樣、富含營養(yǎng)的油脂體，可以吸引螞蟻前來搬運，實現(xiàn)傳播；

　　旅人蕉的種子表面具有罕見的藍(lán)色假種皮，專門吸引狐猴等動物來取食，從而達(dá)到傳播目的……

[video:【開屏新聞】家門口的生物多樣性｜顯微鏡下，他們推開了種子奇妙世界之門（20230518）]

　　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（以下簡稱“種質(zhì)資源庫”）正高級工程師杜燕及其同事們，在顯微鏡、X光機等儀器的幫助下，進入了神奇的種子世界。

　　顯微鏡下

　　他們看到了種子生存智慧

　　在日常生活中，人們關(guān)注的往往是可以食用的果實，如蘋果、梨、葡萄、板栗、向日葵等，或爛漫有趣的，如用嘴一吹就能飛舞而去的蒲公英等，而對果實內(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特的傳播特性，如有的種子僅靠自身就能傳播，而有的必須借助風(fēng)、水和動物才能進行傳播，其中蘊藏著獨特的生存智慧。

　　借助光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、X光機、冷凍切片機等儀器，杜燕和同事們給種子拍了許許多多精美的照片，也揭示了許多種子的生存智慧。

　　在顯微照相室里，實驗師李漣漪向記者介紹了他們拍照的儀器，“這幾臺設(shè)備就是我們用來給種子拍照的光學(xué)顯微鏡，通?？梢詫⒎N子放大500-1500倍?！?/span>

　　李漣漪坐在凳子上，打開電腦，點開了一張張精美的種子顯微照片。他指著一張照片說：“這是紅花栝樓的種子，兩側(cè)各有一個氣室，胚長在中間。葫蘆科栝樓屬的種子大都具有這個特征。”

　　“這個藜的種子很有特點，外面一圈是胚，中間的是胚乳。”李漣漪介紹，“別的種子大都是胚乳長在外面，保護著中間的胚，而它卻反著長。”胚彎曲，并長于胚乳外，比胚直生于種子中的尺寸要大，形成的幼苗就會比周圍其他草本植物的大，從而更具競爭優(yōu)勢。

　　在顯微照相室，李漣漪向記者介紹了他們拍照的儀器，“這幾臺設(shè)備就是我們用來拍照的顯微鏡，一般放大到500倍-1500倍。有一臺顯微鏡可以放大到2000倍，但會發(fā)生衍射現(xiàn)象，不會放大到2000倍?！崩顫i漪坐在凳子上，打開電腦，點開一張張精美的種子微觀照片。他用鼠標(biāo)指著一張照片，說：“這是葫蘆科的種子，兩邊有兩個氣室，胚在中間。葫蘆科的很多種子都有這個特征?！?/p>

　　“這個種子很有特點，外面這一圈是胚，中間的是胚乳?！崩顫i漪說，“別的種子大都是胚乳在外面，保護著中間的胚，而它反著來?！迸唛L在外面，胚的個體就大，萌發(fā)速度也快，一旦萌發(fā)成小苗就會比其他植物的小苗大，從而獲得競爭優(yōu)勢。

　　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，且果實較大，為了散布時不摔傷種子，在果實頂端由萼片特化形成了2枚長達(dá)10多厘米的大翅膀；果實脫離母株后就會螺旋旋轉(zhuǎn)，減緩果實降落的速度，并使果實能隨風(fēng)飄離母株一段距離，從而保證種子安全落地，同時有更大生存機會。蘭科附生草本植物垂花蘭生長于缺水而又少營養(yǎng)的大樹樹干上，為了能成功繁衍，它的一個果實內(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)在沙漠里滾動傳播，不易被沙粒埋沒。異果黃堇的種子具有短發(fā)一樣、富含營養(yǎng)的油脂體，可以吸引螞蟻前來搬運，借而達(dá)到傳播的目的……類似這樣的種子生存智慧，還有很多很多。

　　種子形態(tài)研究

　　對正確處理和貯藏種子極為重要

　　“你看這個豆科決明種子?！崩顫i漪指著X光照片，記者看到照片上的種子，有的內(nèi)部是好的，有的卻藏著個蟲寶寶，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入子房，再分散進入胚珠。胚珠所發(fā)育成的種子里就已經(jīng)‘埋伏’下豆象的幼蟲。”如果不用X光機拍攝，或者不切破種皮，是根本不知道哪些種子被蟲蛀了。

　　“你看這個薔薇種子，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，需要對不同種子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)有一定的了解，不然就會把那個小小的蟲子當(dāng)作種子的胚。

　　用X光機給種子拍照，就好比人們在醫(yī)院拍X光片，不會損壞種子結(jié)構(gòu)，但又能清楚看到其內(nèi)部情況。除了能檢測種子里是否有蟲，還能檢測種子是否發(fā)育良好、是否受損，為萌發(fā)實驗提供參考。

　　李漣漪說，前幾年他跟杜燕老師去采集水松種子。走前曾跟所里的一些前輩聊過，他們提到自己也曾采集過很多水杉水松種子，并拿去做了萌發(fā)實驗，可能條件設(shè)置不對，最后都沒萌發(fā)成功。水杉水松是柏科水杉水松屬唯一的現(xiàn)存種，是中國特有的孑遺植物。

　　“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萌發(fā)，一個星期后它們就全都萌發(fā)了?！彼?，水松種子不好萌發(fā)不是因為溫度、水分等條件設(shè)置不合適，而很可能是授粉、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。這樣的研究對水松的認(rèn)識和保護都有幫助。

　　隨后，李漣漪又打開了一張照片，照片上是一個個細(xì)長的種子。李漣漪說：“這個是毛竹的種子，敗育的種子也很多?！?/p>

　　李漣漪接著又打開了另一張照片，照片上有50粒細(xì)長的種子，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。

　　據(jù)悉，較大的禾本科植物種子，由于其富含淀粉，在相對濕度為15%的干燥間干燥一段時間后，質(zhì)地就會變脆，受重壓很容易斷裂，因此在清理時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。

　　精美的種子照片

　　助力種子科學(xué)知識的傳播

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

△莧科西伯利亞濱藜 Atriplex sibirica

△蓼科褐色沙拐棗 Calligonum colubrinum

　　杜燕介紹，從2015年開始，中國西南野生生物種質(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，主編了《青藏高原特色植物種子》等5部專著，獲得了“云南省科技進步獎三等獎”等9項獎勵

　　她介紹，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，公眾難以接觸。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，促進公眾對這些種子的認(rèn)識、研究和利用，同時也可用于科普宣傳。