在浙江大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院教授趙云鵬帶領(lǐng)著一支研究銀杏的團(tuán)隊(duì)。他們研究銀杏這一古老樹種的遺傳多樣性、建立銀杏基因庫、監(jiān)測野生種群，從而探索如何更好保護(hù)銀杏的基因、個體、種群，進(jìn)而保護(hù)生物多樣性。

正值銀杏最美的季節(jié)。提起銀杏，你會想到什么？扇形的葉片、金黃的顏色還是掉落的白果？

在浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，一支研究團(tuán)隊(duì)多年來接力探尋關(guān)于銀杏的秘密。這個由浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授趙云鵬領(lǐng)銜的課題組，圍繞銀杏等“活化石”樹種的種群進(jìn)化歷史、生態(tài)響應(yīng)、分布格局等，從實(shí)驗(yàn)室走向野外，并建起銀杏基因庫。

“原來動物才是銀杏種子的‘大自然搬運(yùn)工’”

趙云鵬的微信頭像是一片金黃的銀杏葉，朋友圈背景是一棵生機(jī)勃勃的古銀杏樹。

“銀杏的起源時間比恐龍還早，但它并沒有滅絕，是名副其實(shí)的‘活化石’。”趙云鵬說，在裸子植物綱銀杏目里，如今只剩銀杏一個種。

2000年，時任浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、從事植物分類學(xué)研究的中國科學(xué)院院士洪德元向生物科學(xué)系主任傅承新教授建議，一定要搞清楚銀杏是否還有野生種群。傅承新教授從事植物系統(tǒng)進(jìn)化和珍稀瀕危植物保護(hù)遺傳學(xué)等領(lǐng)域的研究，也是趙云鵬的老師。從那時起，幾代科研人員開始了一場漫長的有關(guān)銀杏種群進(jìn)化的研究。

“銀杏進(jìn)化歷史長達(dá)2.7億年，經(jīng)歷多次地質(zhì)災(zāi)難特別是第四紀(jì)冰川時期都幸存下來，能讓它幸存下來的地方很重要，是現(xiàn)代銀杏最古老的野生種群分布點(diǎn)?！壁w云鵬說，從2007年起，他的腳步從浙江到重慶、貴州直至國外。

以前，趙云鵬在野外調(diào)查時喜歡一頭扎進(jìn)深山老林，靠觀察尋找銀杏分布點(diǎn)，后來因?yàn)橐患?，他調(diào)整了調(diào)查策略。

銀杏喜陽喜暖濕，大多生長在溪谷兩側(cè)。在探索銀杏野外分布規(guī)律時，趙云鵬曾猜測銀杏種子會隨地勢落差和溪流帶動自上而下分布，“結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，下游并沒有太多上游大樹的后代，反而跨過山脊在山的另一邊有不少?！?/p>

一次偶然的機(jī)會，附近群眾和護(hù)林員提供了重要線索：他們看到松鼠啃食白果，還有果子貍在巖石上排泄出完整的帶殼白果……結(jié)合分子標(biāo)記和紅外相機(jī)監(jiān)測調(diào)查，趙云鵬發(fā)現(xiàn)果真如此。

“原來動物才是銀杏種子的‘大自然搬運(yùn)工’?！壁w云鵬恍然大悟。從那以后，他更加重視入戶調(diào)查，有意識地與當(dāng)?shù)鼐用窠⒙?lián)絡(luò)。趙云鵬的通訊錄里，記滿了多地農(nóng)戶、林戶的聯(lián)系方式。

“別說，有時多聊天還真有收獲?！壁w云鵬說，2019年在天目山國家級自然保護(hù)區(qū)調(diào)查時，聽當(dāng)?shù)匾晃晦r(nóng)家樂經(jīng)營者提起，他父親以前是林場工人，當(dāng)年這里曾有兩個銀杏苗圃進(jìn)行人工育苗。在他的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)找到了這批現(xiàn)已開花結(jié)實(shí)的銀杏樹。

“研究銀杏的功能基因和遺傳規(guī)律，需要同一家系至少三代樹，而銀杏一代從幼苗到首次結(jié)實(shí)就需要20年左右，時間跨度大。這批苗圃銀杏樹的重新發(fā)現(xiàn)，一下子為我們節(jié)省了兩代樹大約40年的培育時間，對研究銀杏的基因和性狀起到很大推動作用?！壁w云鵬說。

至今，團(tuán)隊(duì)通過努力，不僅確認(rèn)了銀杏在我國東部天目山山脈和西南大婁山山脈東北端的兩個幸存地，還發(fā)現(xiàn)了位于南嶺山脈的第三個幸存地。

“提前把工具打包快遞到目的地，再也不用擔(dān)心受工具物料限制影響采集”

2007年，團(tuán)隊(duì)調(diào)查研究的銀杏種群從之前的10個增加到16個；到了2010年，數(shù)量增加到33個；2019年達(dá)到51個……

“一方面是研究的迫切性和研究手段的快速發(fā)展；另一方面，交通和通信快速發(fā)展、國家對科研支持力度持續(xù)加大，也促進(jìn)了研究進(jìn)展的加速?！壁w云鵬說。

“舉個例子，以前去外地調(diào)查，要攜帶大包小包的工具物料?！壁w云鵬說，不僅有采集需要的高枝剪等，在當(dāng)?shù)亟臃叫枰睦K子、鋼筋、十字鎬等，還有制作標(biāo)本所需的標(biāo)本夾、烘干機(jī)等，幾乎人人背個大蛇皮袋，而現(xiàn)在可以輕裝上陣了，“提前把工具打包快遞到目的地，再也不用擔(dān)心受工具物料限制影響采集?！?/p>

2015年，團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院植物研究所等合作，啟動銀杏基因組測序項(xiàng)目，由此打開了銀杏研究的新領(lǐng)域。項(xiàng)目啟動一年后，項(xiàng)目組順利完成了銀杏基因組草圖，隨后又選定51個種群的545棵代表性銀杏樹，進(jìn)行基因組重測序?！皬倪@545棵樹中獲得的數(shù)據(jù)量，有44TB?！壁w云鵬說。

如今，一個包含活體庫、樣本庫和信息庫的銀杏基因庫已建成。選定的545棵樹、種質(zhì)圃里來源各地的幼苗都納入活體庫；種子、DNA、標(biāo)本等樣品納入樣本庫；各類型關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)整理歸類建成一個個信息庫……基因庫的數(shù)據(jù)庫分步分級向全球科學(xué)家和公眾公開，實(shí)現(xiàn)共享共建。

“20年來，不變的是對待學(xué)術(shù)和科研的態(tài)度與精神，改變的是科研思路和方式方法”

為了做好對銀杏野生種群的監(jiān)測與保護(hù)，從2019年起，趙云鵬團(tuán)隊(duì)開始在天目山銀杏分布的3條溝谷里從低海拔到高海拔建起27個20米×20米大小的永久樣地，對其中全部銀杏樹和每一棵胸徑大于1厘米的木本植物進(jìn)行定位、編號、測量、物種鑒定，并與浙江大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授任奎合作，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線感知系統(tǒng)等手段，實(shí)現(xiàn)了對當(dāng)?shù)赝寥?、大氣、氣象?9項(xiàng)指標(biāo)的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。2022年，位于貴州省務(wù)川仡佬族苗族自治縣的永久樣地也建成了。

建起永久樣地，意味著需要長期持續(xù)地觀察。不管早期找尋野生種群，還是如今定點(diǎn)監(jiān)測保護(hù)，趙云鵬每年都要往返多地，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)中，除了他自己帶的研究生，還有不少是通過招募參與進(jìn)來、對野外生態(tài)學(xué)感興趣的本科生。

“我們的野外工作總結(jié)起來就兩種：一是‘外業(yè)’，白天在野外工作；二是‘內(nèi)業(yè)’，晚上在室內(nèi)工作?！壁w云鵬說。

早上8點(diǎn)上山，一待就是一天，不僅要跋山涉水，還要精準(zhǔn)地找到每棵樹?！巴鈽I(yè)”結(jié)束回到營地，還要搞“內(nèi)業(yè)”。一方面要及時整理當(dāng)天野外調(diào)查數(shù)據(jù)，包括樣方概況、每棵樹的信息、草本灌木信息等，樣本的各種性狀參數(shù)等也要測量記錄；另一方面白天采集的樣本還要及時處理，比如用硅膠干燥新鮮葉片作DNA樣品、壓制標(biāo)本、過篩和冷凍土壤樣品等，有時還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對葉片、枝條進(jìn)行烘干、液氮冷凍……

“銀杏研究團(tuán)隊(duì)從最初師出同門的6位同學(xué)，發(fā)展到后來我指導(dǎo)的12位研究生，再到如今包括浙江大學(xué)在內(nèi)的26所高校的200余位志愿者?！壁w云鵬說，“20年來，不變的是對待學(xué)術(shù)和科研的態(tài)度與精神，改變的是科研思路和方式方法，現(xiàn)在的年輕人思維活躍、敢于表達(dá)。在課堂上、野外調(diào)研中，他們總能大膽質(zhì)疑，做科研就是需要這樣的精神?！?/p>

趙云鵬說，只有研究透徹才能更好保護(hù)銀杏的基因、個體、種群、生態(tài)系統(tǒng)及文化，進(jìn)而保護(hù)生物多樣性。在他看來，通過研究銀杏的基因多樣性，可以了解自然演變延續(xù)的歷程，研究其周邊生態(tài)環(huán)境，探索大自然變化的奧秘。

研究銀杏，又不止于銀杏。科研之路，總有不少新的啟發(fā)與收獲。（記者 竇瀚洋）