稀有瀕危植物的遷地保護的方法與措施

正如前述，珍稀瀕危植物遷地保護與植物引種馴化有很多是相同或相似之處。就引種、繁殖和栽培技術來說，兩者更是大同小異，故可以參考有關專著（謝孝富，1994年，李國慶、劉春慧，1982，盛誠桂，1979年）。只是由於它們均是受人類嚴重威脅的瀕危植物和稀有植物,它們具有一些特殊的生物－生態學特性，在引種、繁殖和栽培它們時，要因種類而異采取一些必要的特殊栽培、繁殖技術。在這裏，筆者僅就珍稀、瀕危植物遷地保護的方法和爲了維持它們的遺傳多樣性以及使它們能得到安全的遷地保護等必須採取的對策和措施進行討論。

（一）稀有瀕危植物遷地保護的方法

植物遷地保護目前主要是對活的植物體、器官和組織等在人爲件下進行保存。隨着科學技術的發展，尤其是分子生物學和基因工程的發展，建立基因文庫也將是植物遷地保護的一個重要的方法。

1．活植物整體的遷地保護

這種方法也稱整個有機體保護法。此法使植物的整個植株脫離其天然的生境，用人工的方法繁殖並栽培在各種條上，如植物園、樹木園或其他栽培地，讓它們繁後代。由於要維持活的植物，保護物種要有較大的投資，而且在人工條件下很難保證它們不被選擇馴化而失去一些遺傳基因。

（1）利用植物園、樹木園林等對活植物的遷地保護

植物園、樹園等地方所建立的標本園、專類區是活植物遷地保護的重要地方。上有不少稀有、瀕危植物就是通過這種方法得到保護的。有手足上類已經在它們的自然生境中滅絕了，但在植物園中還保存了它們的少數個體。但由於植物園、樹無的土地面積有限、投資有限、難以創造多樣化的生境去滿足各種植物的需要，其保護的植物種羣很小的。所以植物園應以保護地工性的植物區系成分爲主，並以此組成一個世界性、地區性或國家性的植物園保護網絡系統。

（2）其他栽培環境的活植物遷地保護

農、林、園藝等栽培環境也是活植物的重要遷地保護地。古今中外，有不少野生植物就是因爲它們具有重要的利用價值，被人們栽培在上環境中，而不斷地繁後代如銀杏、水杉等，所以有一種說法：“合理利用就是最好的保護”。當然，這些栽培植物在很大程度上被人類馴化改造了。但從植物保護來講，還是一種最省錢而較有效的輔助方法。

2．種子和組織的遷地保護

保存種子、孢粉、器官和組織等在人工條件下使植物種類及它們的遺傳基因能得到延續。爲未來的利用、培育計劃服務，這是植物遷地保護的另一種方法。這種方法的好處是所佔空間小，所需的人力資源少（但一次性的投入較大），而又能較好地保護物種及其遺傳的多樣性。但它們已脫離了自然環境，對它們的保護及能維持它們從自然採集時所停留的進化階段。

（1）種子貯藏

這種方法一般適用於可能在乾燥、低溫條件下貯藏的種子，如禾穀類的玉米、小麥、稻穀，其他如石蒜科植物，胡蘿蔔、甜菜、番木瓜、辣椒，某些瓜類，黃豆、棉花、向日葵、番茄、菠菜和各種豆類等。而且它們多是一年生或在短時期內可能更新種類。而喬木的種類因更新週期長，熱帶植物中很多屬於頑拗型種子不能在低溫、乾燥條件下貯藏，而且種壽命很短，一般很難進行種子貯藏。

（2）組織培養

用組織培養的方法保存物種是近年來才發展起來的植物遷地保護新方法之一。這種方法比上述其他方法可能減少空間和維持的費用。一般是在低溫（2℃）的條件下，傳遞至新是的頻率可以大大減少，一這種方法可能解決那些不生產種子或雖灰能生產種子，但它們的壽命不低溫、乾燥條件下貯藏的種類包含了愈傷組織時。而當分生組織培養在液氨進（－196℃）則發現有保存遺傳穩定性的潛力（FRANKEL-SOULE,1998年）。

3．基因文庫保存法

由於近年爲分子生物學和基因工程研究的迅速發展，植物基因轉移技術已開始廣泛應用，一個分離植物基因如強抗逆性基因、特殊營養價值基因，加上適當的調控元件之後，可以在另一種植物中表達，培育轉基因植物以改良其品質和提高作物的逆性性，如抗病害、抗鹽鹼、抗高溫和抗嚴寒等。這樣，一種新的植物遷地保存類型－基因文庫（genelibrary）的建設便應運而生了（林忠平，1990年）。當然，它的發展要跨世紀了。

從目前掃展看，基因文庫對基因的保存與保護主要有下列式；（1）葉片或其他組織的氮保存；（2）野生植物特殊基因和稀有植物基因（DNA）的提取、分離和保存；（3）其他形式或植物基因材料保存（如標本）等。在基因文庫產中，近年來迅速發展的多酶鏈式反應（polymerase,chainreaction）-PCR技術對DNA擴增起了重要作用。

（二）遷地保護植物遺傳多樣性的維持

對植物進行遷地保護，人們最關心是能不能保持物種在遺傳上的原有穩定性（stability）和變異性（variability）.這是因爲它們被監禁起來，中斷了它們在自然生態系統中演化過程，而且有執政黨小種羣而近親繁殖。此外，保存的植物經若干次更新，尤其採用無性繁殖的方法，不可避免地出現環境的選擇作用個小羣后些特殊等位基因趨向於固定，發生遺傳基因的漂變而最終導致遺傳多樣性的損失。所以，維持、保存植物的遺傳多樣性是珍稀、瀕危植物遷地保護不同於傳統上植物引種馴化的重要之處，必須採取一些相應的措施與對策。

1．多基因庫的樣品採集法

植物遷地保護時不僅要保存物種，而且要儘可能保存遺傳多樣性。這樣在種子等繁殖植物材料的採集上，除了要選擇生長、地正常的母樹（植物）採種外，還要應用多基因採樣法（multiplegenepoolsampling）即對於該物種繁殖材料的採集不能僅從一兩株植物上採，而是要根據其居羣的大小，它們是自花授粉還是異花傳粉，是雌雄同株還是雌雄異株，以及它們所分佈小生境的情況，確定應該採集種子的居羣大小，工採用混合採種,以確保所採到的繁殖材料能代表該物種居羣所含的遺傳我樣性。如在美國阿諾德樹木園、儘管每種樹木公3個單株，也要儘量做到能夠包括該種的地理分面範圍內不同地點的個體，以保證遺傳多樣性型和多樣性（謝立山，許定發等譯，1993年）。而在澳大利亞，他們主張種子採自一個居羣中的5－10株植物（meredith,1990年）。

2．遷地保護的有效種羣大小

物種保護注重其遺傳多樣性而要求有一較大的種羣，故“多多益善”之說。要維持一個大種羣的物種在保護地尚且困難，而在植物園的遷地保護更是不可能。對於保護種羣的大小，有研究者（roger,1978年）提出了考慮以下5個因素:

（1）代表性（representation）：所取的樣品必須能代表那個居羣的遺傳多樣性。

（2）防止性（preventation）：隨着時間推移，不會因選擇而出現遺傳基因流失；

（3）保存性（preservation）：必須維持物種的遺傳完整性；

（4）保持性（retention）：必須能維持居羣的基因頻率：

（5）資源（resources）：其方法必須具有在人力、空間和設備資源的最小需要。

此外，也提出了一種植物在植物園中保護種羣爲50－100株植物的建議。對於這個問題，涉及着複雜的因素。因而科學家們正研究物種保護的最小種羣（minimumpopulation,MP）或最小存活種羣（minimumviablepopulation,MVP）廣義的MVP概念有兩種：一種是遺傳概念，主要考慮近親繁殖和遺傳漂變對種羣遺傳變異損失和適合下降的影響，即在一定的時間內保持一定時所需的最小離的種羣大小；另一種是種羣統計學概念，即以一定概率存活一定時所需的最小離的種羣大小（ewensetal,1987年；李義明、李典漠，1994年）。最初的研究認爲，短期（50年）存活的種羣大小不低於50，長期（1000年）。也有根據在干擾生態系統中，有些物種種羣降到30－50甚而更少的情況下，它們也還能夠自然生存下來，而認爲具體情況就是具體分析（Msoule,edi,1986年）。值得一提的是J，N，ELOFF和LWPOWRIE通過對美麗芒薈（aloespectabilis）的三個植株經90年栽培所繁殖的約10000株進行了形態學比較研究，發現他們與300千米以外原植物沒基因流動的可能，其特徵以有統計學上的顯著差異。因而他們認爲對一些植物的遷地保護不一定要求太大的種羣數（ELOOFpowrei,1990年）。

儘管對MP和MVP的研究已成爲保護生物學的一個熱點，也取得了較大的進展，但多是涉及動物，而對於植物還沒有成熟的方法論和可被廣泛接受的準則，也還沒有多少可被應用的實例。此，由於不同物種因其繁殖特性、生態學特性，所處的生境環境和受威脅的程度不同，則所要求的MVP不同筆者在1980年根據達爾文（darwin,1996年）、esser(1976年)和ALLARD（1970年）等人的研究，結合自己從事植物地保護的實踐和基於植物遷地保護至少要求50－100的的限，提出了一個植物園保護植物種羣大小的經驗公式（許再富，1990年）：

式中的Pn爲應保護的MP；Lf爲該物種所屬的生活型所要求的保護株數，如喬木種類10－20株，灌木40－50株，而草本100－200株，Ee爲經鑑別的生態類型或遺傳類型數量；而Am則爲該物種的繁殖系統，初步確定爲雌雄同株的不論是自花或異花授粉均爲1。2，雌雄異株植物爲1。0，而無合生殖種類爲0。8。這一方法雖然粗糙，但較簡單可行，已被國內一些學者所應用。本研究應用此方法，對我國植物園栽培的稀有瀕危植物的種羣大小（如表6）進行了初步評論（許再富，1997年）。

由於各種稀有、瀕危植物要求至少在座個以上的植物遷地保護地（如植物園）保存較爲安全，所以這時暫以每一種在一個植物園遷地保存MVP的要求應是10－20，這是假設的保存其遺傳多樣性的最低標準。由表6可能看出，

表6植物園已保存稀有、瀕危植物種羣的狀況（1994年）

即使是最低標準，在我國植物園對已栽培的第一批保護植物中，僅有25％－38％的物種達到此－最低標準，而且其中有的物種還沒有在5個以上的植物園中栽培。而第二批僅有22％－33％達到最低標準。此外，由於我國植物園對於稀有、瀕危植物遷地保護的工作開展較遲，很多栽培的植物的年尚小，等到它們能完成從種子到種子的生命週期,還有比較高的死率。所以，爲了維持已遷地保護物種的有效種羣，要鼓勵和支持植物園對稀有、瀕危植物的增殖尤其從野外獲得的新的種源。在這樣的情況下，那些園地面積小的植物園只能保存少數的物種，以保證它們有足免的MVP，而不是保存過多的，均達不到標準的物種。當然，作爲科研和建立科普教育的展區則是另外的事了。

1．遷地保護植物的重複栽培

對於一種稀有、瀕危植物的遷地保護，從來沒有希望只在一個植物栽培，而是要求有較多的複種，這樣比較安全。一種植物園栽培，而是要求有較多的複種，然它們旬處在不同片斷生態系統一樣，會形成異質種羣，會使羣滅絕概率和近親繁殖增加，但這也可能減少因種羣較大而磁生的病蟲害的相互傳染，而且今後種羣間的個體交流可能對種羣存活和遺傳多樣性保持具有積極的意義。

究竟一種植物要多少個植物園保存才合適，目前還沒有可提供答案的資料。多一些總比少些安全，然而，這需更多的投入。根據我國植物園和我國植物受威脅狀況，是否可以暫考慮稀有、瀕危植物園應在5個以上的植物的保存較爲合適，而且它們分佈區的自然條件要有一定的差異，以此爲標準，我們可以用來評價稀有、瀕危植物在我國植物園保存的現狀，從表中可以看出，在憶栽培的第一批保護植物中，有利於51。5％的種類在少於5個植物園保存，而第二批則高達95。5％，所以爲了提高稀有、瀕危植物遷地保護的有效性和安全性，應鼓勵和支持些氣候條件相似的植物園之間對於那些只有少量植物園栽培的種類的繁殖材料進行交流，或增加自然種羣的引種（許再富，1997年）

2.植物繁殖材料的選擇

植物繁殖的方法大體上可分爲有性方法和無性方法兩種，它們對於維持遺傳多樣性具有不同的雜合度，但通過有性繁殖的後代，它們的雜合度是很高的，保持了其遺傳的多樣性。所以在植物遷地保護時，對於繁殖材料選擇應以種子、孢了爲主，強調從種子到種子的過程。

然而，在自然中，有一些植物是或主要通過地下走芭，根莖，鱗莖等進行無性繁殖的方式去繁殖後代的，對於這類植物，民可以採用分株的方法採集遷地保護所需的傑。而在採樣的實踐中往往遇到一些瀕危物種僅能少，在這樣的條件下，採集枝條或挖掘小苗也是可行的，但要注意的是，在野外的任何採集均不能竭澤而以免影響處然種羣的生存與發展。

（三）植物科學記錄系統及其管理

在植物園實行遷地保護的植物主要是以整個生物體進行栽培，並通過世代繁殖而對它們實地較長期的保護。50－100的於保護的目標來說是短暫的，但對植物園來說是相當長的。在此期間，喬木植物可能繁殖了三五代，而灌木和草木植物則要繁10人代以上了，由於植物離開了原來的生境和系統，正如上述，即使在其相同氣候區內栽培它們，也可能碰到生態適應性的問題，如土壤基質，小生境，生態位，病蟲害，傳粉媒介和物種間關係等。這些都可能影響它們的正常生長、繁殖後代及基遺志，基因流失等，這睦都要進行觀測，研究分析並記錄在案，以利於對其生長髮育條件的調控。

隨着植物園對稀有、瀕危植物遷地保護的進程，物種越來越多，種羣越來越大，一個物種的來源多樣化而有不同的生態遺傳類型，還有S1S2S3如滾雪球一樣不斷增加，而植物園的研究人員將不斷產更替。如不建立一個科學記錄系統。使用微機管理，植物園栽培的稀有、瀕危植物將成爲一筆類塗賬。此外，植物園對衡有、瀕危植物的遷地保護與它的就地保護是相輔相成的，最終目標是要把它們的人工繁殖體不斷放回它們原來的生態系統中去，這稱爲迴歸或再引種，再引種在保護生物學的研究中是一個很複雜的科學問題，其難度比引種更甚，如果沒有對這些植物在遷地保護的時的生物態特性的觀測，研究的詳細科學的資料，要帛定再引種的科學方案是不可能的。

植物園遷地保護植物的記錄系統中，國際上一些蓍名的植物園已建立了成套的方法(WWF and IUCN-BGCS,1989；Elizabeth,1993),如美國阿諾德樹木園在80年代成功地開發了BGBASE,並於1989年出版了《活植物種質資源的收集與保護》一書。在我國，南京植物園對記錄系統作了一些研究，已在1990年出版了《植物園記錄計算機管理系統》一書，並於1994年又成功研製該園活植物信息和定植圖管理系統(LICIS)(顧姻、賀善安主編，1990年；李亞等，1997年）。

據國際植物園保護組織(BGCI,1993)的報告，北美和西歐的大多數植物園的記錄都計算機化，南美和非美洲的植物園較少，而亞洲植物園的計算機管理最差（見表8)。對於各個植物園來說，阻礙了植物記錄計算機發展的主要原因是不完整的原始數據；而阻礙了世界植物園數據交流的主要是信處項止和項目格式的不統一，大家各自爲政，所採用的數據庫平臺更是千差萬別。爲了建成植物園栽培植物管理的國際網絡，今後的發展趨勢將是

（1）植物園的植物管理系統統將步趨於統一；

（2）植物信息管理系統將向多功能方向發展；

（3）信息管理系統將朝着多媒體的方向發展；

（4）植物信息管理系統將逐步走上信息高速公路。

表8植物園計算機設備的世界的分佈（BGGI,1993年）