蕨类植物在地球生存了三亿到四亿年,既是古代历史环境演变见证者,又是监测当代环境污染、预测未来生态变化趋势的重要依据。地球环境变化,严重威胁到这一活化石般的古老植物繁衍,令到一些诸如中华水韭在内的蕨类植物一度濒于灭绝边缘。哈尔滨师范大学博士生导师刘保东,已经投入了36年时间,上山下海寻找蕨类植株,扎在研究室中经年不辍,至今已成功繁育了国家一级和二级保护蕨类21种。尽管蕨类处于生物链条更为原始的底端,但繁育过程一点不比「试管婴儿」来得简单,需要解决受精和胚胎问题,刘保东也因此被同行称为蕨类植物的「男科医生」。●文:香港文汇报记者 吴千 哈尔滨报道 图:受访者供图
「1985年,我成为全中国第一个蕨类生殖方向的研究生,当时就知道已有不少蕨类难觅踪影了。」刘保东说,蕨类曾是地球的主宰,不仅是物种多样性的重要构成,且从植物进化角度看,又同时拥有水生和陆生两重特征,是植物家族中承前启后的关键类群。「但它们的现状不容乐观,这坚定了我通过人工繁育来保护蕨类的信念。」
无文献可查 研究全靠「试」
选定了方向,刘保东向蕨类中难度最大的水韭发起挑战。「水韭很怪,在蕨类中特别孤立,与其他蕨类关系很远,生殖生态、生理结构都极其特殊。」刘保东说,当时想着如果能把水韭搞清楚,其他种类就应该容易很多。中华水韭曾一度被世界自然联盟评价为「极度濒危」的植物,在2010年以前很难找到自然生长的植株,更没有繁育方面的文献资料可查。
转机出现在2001年,浙江大学在培养植物时,偶然发现了几株中华水韭。刘保东便要来三株做研究。一株被做成了标本,一株因没有经验很快枯死,最后一株被刘保东精心呵护了四年。
成熟的中华水韭每年都会结出孢子(植物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞),但人工采集也并非易事。刘保东就曾因经验不足遇到过问题,「第一年采早了,孢子太嫩不萌芽,第二年采晚了,孢子了无踪影。」而突破这道关卡,败育、胚胎死亡等众多难题也会接踵而至,「几乎用尽了各种尝试和方法,就是得不到幼苗!」
「说从没想过放弃那是假话。」开始培养中华水韭时近乎100%失败率,刘保东说,四年中没日没夜地照看,检测温湿度、孢子成熟度,做扫描、解剖,从败育样本上查原因,但仍然毫无头绪。「但这么珍贵的水韭不知道以后还能不能再遇到,如果我的放弃导致它彻底灭绝,我会后悔一生。」
苦钻研4年 终育出幼苗
刘保东不断进行摸索,慢慢地从不到1%的成功率中探清了中华水韭的特征,「从孢子囊中分裂出来的大孢子,需要培养3个月到100天,才能有受精能力,成为雌性配子体;小孢子需要培养20天到一个月,才能成为雄性配子体,而其体内精子仅有30分钟的寿命」。因此繁育中华水韭的要点,便是需要将大小孢子分开「错时」培养,待雌雄孢子均成熟后,在短时间内进行受精繁殖,「有时也会遇到孢子败育、雌雄不遇、胚胎死亡等问题,我就帮它解决这些问题」。
2005年,刘保东繁育的中华水韭的孢子被培养萌发。「尽管长势不好,但它给了我极大的信心,我一定要繁育出更多更好的苗。」
实验苗茁壮 吸外国专家
刘保东说,目前中国现有蕨类约2,500种,其中20%为珍稀濒危。但在刘保东看来,这个数字可能还要更高,因为珍稀濒危蕨类难以采集,一些重要研究也不得不因材料不足而无限期搁置。「我们的优势就在于,能够人工繁育出珍稀濒危蕨类的幼苗,从而解决材料不足问题。」刘保东说,「目前哈师大人工繁殖的水韭有5种,在水韭培育和保护方面做到了国际领先。」而其亦向复旦大学、浙江大学、云南大学、北京植物园、上海辰山植物园等国内36家科研、保护机构捐赠蕨类材料,用于室内培养、生理与分子研究等工作。
值得欣喜的是,中华水韭的野生植株,于2012年在湖南怀化被规模发现,面积达30余亩。2018年与2021年,浙江诸暨和杭州余杭亦相继发现规模较小的野生植株。刘保东认为,除内地自然环境变好外,这与相关研究成果受到重视,吸引越来越多的同行帮助恢复种群亦有关系。
持续的繁育工作又经过七载,2012年,刘保东在哈尔滨师范大学校园内的实验田里,上万株中华水韭像水稻一样生机勃勃。闻讯而至的英国、韩国、日本专家,看着一盆盆随时可以播种培养的大小孢子莫不惊讶和赞叹。