為下一世紀人類留下植物資訊的計畫：植物冷凍保種

圖／楊宗愈提供

由於氣候變遷及人類在世界各地大肆開發，預計 2050 年將有 1/4 的植物走上滅絕之路。近 10 年內，中、美分別開始進行蒐藏完整基因組( genome )，而本館自 2016 年也和以蒐藏活體物種為主的高樹保種中心合作，開始進行此保育工作，持續至今。

全球植物保育努力：種子銀行與生物多樣性保護計畫

現今植物種數約有 45 萬種之多，依據英國皇家邱植物園 ( Royal Botanic Gardens, Kew ) 估計約有 7 萬未知種尚待鑑別。但是因為人類的木材、礦產、農業及居住之需求，植物之棲地已大幅減少，再加上近來之環境變遷，植物之生存壓力更劇。據各方之綜合估計，若無積極的保育措施，現存之 45 萬種植物在 2050 年時有 1/4 將步上滅絕，而在本世紀結束時，將只剩下不及一半的物種，更多的動物與微生物也將隨之滅絕，這是穩定的地球生態系無以承受的挫折，人類的醫藥資源也因之大幅限縮。

面對植物世界的窘境，已有數個全球性的拯救計畫正在開展。邱植物園籌募了 50 億臺幣，於 2000 年在距離倫敦約 1 小時火車車程的 Wakehurst 開始了「千禧年種子銀行」 ( Millennium Seed Bank ) 計畫，在世界各地成立分支機構或找尋合作伙伴，主要以蒐藏野生植物的種子，保存於低溫、低濕的庫房內，並定時開封測試發芽情況。挪威則在 2008 年在北極極區建成永凍層下的 120 公尺長隧道，擬保存世界各農業區的 150 萬品系的作物種子，全球的 1,400 個作物種子庫都可能參與此計畫。亞洲最大的種子庫是 2007 年由中國科學院昆明植物研究所成立的「中國西南野生生物種質資源庫」，計畫在 15 年內蒐藏 19,000 種植物的種子，將保存中國西南地區 60% 的物種。另外，臺灣的林業試驗所有林木的種子庫（以經濟樹種為主），霧峰的國家種源庫則保存臺灣的作物種子。

英國皇家邱植物園在Wakehurst成立的「千禧年種子銀行」 — 英國皇家邱植物園在 Wakehurst 成立的「千禧年種子銀行」

辜嚴倬雲植物保種中心實現植物活體保存的挑戰與優勢

本文作者李家維教授經臺泥前董事長辜成允的大力支持，在 2007 年 1 月成立了辜嚴倬雲環境保護暨植物保種基金會，並在屏東縣高樹鄉設立了辜嚴倬雲植物保種中心（Dr. Cecilia Koo Botanic Conservation Center, 簡稱：KBCC），來保育熱帶與亞熱帶植物，以永續地球的豐富生物多樣性為使命。基金會在同年 3 月開工興建第一棟溫室，到 2019 年共建成 16 棟溫室，保存的活體植物已經超過 30,000 種以上。

KBCC 的活體植物蒐藏屬於異地保存法，這可以提供分類學、形態學、生態學、環境學的研究。再由上述標本進行矽膠乾燥材料的 DNA 研究，藉以瞭解物種親緣演化關係，其缺點則是因僅能保存片段物種的 DNA 訊息，無法以乾燥標本取材分析來瞭解完整基因組 ( genome ) 。而若進行液態氮超低溫保存技術，不僅能較完整保存 DNA ，亦可將轉錄組 ( Transcriptome ) 的訊息一併留存，在生命科學研究中已常利用液態氮來長期保存細胞，但應用於物種保育的案例並不多。

全球液態氮冷凍保存植物種源的現況與國際努力

目前國際上應用液態氮冷凍保存技術保育植物種源，僅有美國首府史密森機構 ( Smithsonian Institution ) 自 2015 年 7 月開始進行的全球物種基因組保存工作，除了自美國各個植物園蒐集樣本外，預計也要和世界各國的植物園合作，選取的物種除了採集製作一份臘葉標本當作存證標本外，就是採集部分組織作超低溫的保存。中國大陸則更具野心， 2011 年在廣東深圳成立「國家基因庫」，目標是建立數位化的生物多樣性基地和生物資源庫，保存和保護生物多樣性資源，為人類的永續發展提供保障。

台灣科技部攜手KBCC：保育全球熱帶植物多樣性的壯舉

臺灣在科技部的支持下，在 2016 年 6 月通過全球熱帶植物基因組及轉錄組超低溫保存的3年計畫，主要與 KBCC 合作，液態氮桶放置於 KBCC 可就近採集植物材料進行冷凍保種工作，存證用的臘葉標本則放在國立自然科學博物館（以下簡稱科博館）的植物蒐藏庫做永久蒐藏。在進行冷凍保種的同時，也進行矽膠乾燥材料 DNA 的蒐藏，甚至有花的標本則再進行做花粉玻片的製作與蒐藏。為了培育與訓練我們新一代的學生參與， KBCC 提供住宿及部分餐食給前來的學生，截至目前為止已經有中興大學、宜蘭大學、東海大學等近 50 位學生利用寒暑假時段，前來 KBCC 參與本計畫、協助本計畫。我們除了在 KBCC 告知他們此一計畫的目的，並實際帶他們在園區各網室認識植物，最後教授他們如何進行保種工作。植物標本是由各個物種的蒐藏經理提供（提供的植物物種要具備莖、葉、花/果實），示範如何剪取材料（還得要消毒工具）、放入保存瓶、記錄部位及號碼、各部位份數（寫入採集記錄本），剪取營養器官部分製作 DNA 材料，最後製作成臘葉標本（編號與記錄本相同），才完成一份或一物種的製作。由於 KBCC 所保存的物種來源不盡相同，花果期有時候也間隔蠻久，故同一物種甚至同一株，有時會重複採集。在我們出野外的同時（主要是蘭嶼地區，是和臺電的合作計畫），也帶著小型液態氮桶，回到臺電貯存場的住宿地區後，進行冷凍保種材料蒐藏，當然 DNA 乾燥材料及存證的臘葉標本也都必須製作。目前統計至 2019 年 10 月份為止，已經有 4,675 物種，包括 24,640 保存瓶， 9,350 份 DNA 材料（分別保存於 KBCC 及科博館），及 2,387 份臘葉標本。