宏观植物生态视域下种子研究的意义和困境 [复制链接]

学生们普遍认为，种子随时都做好了萌发的准备。

我们会发现：春天荠菜的种子落入土中就不见了，到了来年春天才萌发、生长直至荠菜花重新绽放。这是因为种子里面有特殊的抑制发芽的物质，比如脱落酸，这种物质可以让种子沉睡好久。随着时间的推移，脱落酸的含量越来越低，特别是经历了寒冷的冬天之后，抑制种子萌发的“魔咒”终于被打破。等到春暖花开的时候，我们就能看到很多很多新的荠菜花了。

除了上面说到的“魔咒”，有些种子身上还有一道特殊的“光魔咒”。有些种子必须要在全黑的环境里才会发芽，如南瓜和苋菜，它们的种子必须钻进黑暗的土壤才能生根发芽。而有些种子必须在光亮的环境中才能发芽，如烟草的种子就必须有光，特别是红光的照射才能正常发芽，这大概跟种子的生活环境有关。

正是这些特别的种子行为，让我们有一种错觉—―种子是永生的，只要给予适当条件，它们就能生根发芽。但并非如此。

如果把豌豆放上10年，就会有一半的种子失去活力；如果到30年以上，几乎所有的种子都长眠不醒了。相对于其他农作物，豌豆都算得上长寿种子了。因为，辣椒种子和向日葵种子的寿命是4~5年，萝卜种子的寿命是3~5年，而水稻、小麦在普通储存条件下的寿命只有1~3年。

在16年的时间里，钟扬带领团队收集了4000万粒种子，每个物种至少收集500g粒。

有同学可能会问，为什么要收集这么多？除了对于遗传多样性的考量之外，也是因为种子的寿命有限，尽可能多地收集种子，才能保证在一段时间后，仍然有活的种子。

一般来说，把大豆放在家里的冰箱里(低温条件下储存)一年，它们的发芽率就会降到大约60%；如果放置30个月以上，发芽率就只有20%~30%了；如果只是放在袋子里面不密封，一年后的发芽率就已经低于30%，有些品种超温保存一年之后，甚至会“集体阵亡”。

首先，大豆有可能被自己的脂肪毒死。这些脂肪在氧化之后就会变成自由基，这些自由基会抢夺其他物质的电子，蛋白质、DNA 都深受其害。被夺去了电子的生物分子，要么失去活性，要么就土崩瓦解了。

除了脂肪，蛋白质的活性降低也是大豆种子发芽率降低的原因之一。这些蛋白质是提供大豆萌发生长的关键。我们知道，种子中储存了大量的营养物质，都是为生根发芽准备的。但是，这些能量和物质已经被高度浓缩，如果想把这些物质和能量取出来，那就需要特殊的“切割设备”——酶。但是，这些酶也会受到温度和湿度的影响，逐渐丧失活性。结果就是种子守着一大堆的营养物质，却被“饿死了”。

除了分解物质的能力会逐渐降低，在存放过程中，种子的合成能力也会受到影响。特别是对蛋白质和 DNA 的合成能力会大打折扣，而这两种物质的合成复制，恰恰是生命繁衍的核心过程。

除了这些静悄悄的变化，种子的细胞结构在储存过程中也会不断变化。比如线粒体的形状会变得奇异起来，这个为细胞提供能量的工厂一旦停转，所有的事情就不用干了。另外，细胞膜的结构也会受到破坏，细胞中的钙离子、钾离子、糖和氨基酸都会渗透出去，这样大豆种子也就失去了发芽能力。

要知道，我们吃的大豆还必须用种子来种，如果没有好的保存方式，那我们就只能从野生大豆中一点点再选育了。

虽然不同植物所需要的最佳温度和含水量会有所不同，但是低温和干燥是延长植物种子寿命的最有效方法。不管是挪威的斯瓦尔巴全球种子库，还是中国西南野生生物种质资源库，都是采用类似的低温干燥环境来保存种子。这些保存起来的种子，必将成为人类未来的希望。

钟扬曾说，5000粒种子，希望这些储存的种子在未来派不上用场，因为这说明，那个时候这些植物都还在。