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熱帶植物保種的挪亞方舟與永續-植物資源共享平台

生命科學研究發展司 聯絡人:簡榮村博士 電話:(02)2737-7990 E-mail:jtchien@most.gov.tw

 

〈植物資源共享平台〉計畫由國立清華大學、辜嚴倬雲植物保種中心(KBCC)及國立自然科學博物館合作,以KBCC既有全世界最豐富之33,309種活體植物蒐藏為基礎,持續擴增蒐藏物種數,發展包含液態氮冷凍、臘葉、浸液、原色標本技術等全方位標本蒐藏,並規劃將蒐藏植物資源整合為線上資料庫,以期提供分類學、植物生理學、生態學、藥物學、園藝學等相關學門,其學術及產業界完整的植物活體及標本資源服務。


2007年1月,台泥企業團贊助成立財團法人辜嚴倬雲植物保種暨環境保護發展基金會,使命是保育熱帶與亞熱帶的植物,以永續地球的豐富生物多樣性,由本計畫主持人清華大學生命科學系李家維教授擔任執行長迄今。基金會在屏東縣高樹鄉設立了辜嚴倬雲植物保種中心(Dr. Cecilia Koo BotanicConservation Center, KBCC),2007年3月開工興建第一棟溫室,到2019年共建成17棟溫室,總地板面積為35,398m²。植物生長環境需求因物種而異,溫室設施提供了不同遮陰度、溼度、通風及溫度等基本條件。KBCC現已是世界上最重要且豐富的植物保種中心,預計2027年時蒐集總數將達40,000種。科技部於2012~2018年,藉〈生物資源整建及建置計畫服務平台〉參與支持此保育行動,並自2019~2023年,以〈植物資源共享平台〉計畫持續贊助。

 

A. 植物蒐藏概況
KBCC 物種蒐藏初期設定12 類群:蘭科、鳳梨科、芭蕉科、棕櫚科、山茶科、薑科、天南星科、赫蕉科、竹芋科、蘿摩科、苦苣苔科及蕨類;之後陸續增加了芸香科、秋海棠科、竹亞科、水生植物、食蟲植物、多肉植物及苔蘚植物等類群。截至 2019 年7 月1 日為止,KBCC共有 33,309 種植物(詳見表1); KBCC 目前已經成為全世界蒐藏物種數最豐富的植物園,其中蘭科、鳳梨科、秋海棠科、蕨類及苔蘚植物亦是世界第一的蒐藏。相較於世界其他主要植物園,如英國倫敦皇家植物園估計約 18,000 種、密蘇里植物園則蒐藏約17,500 種,KBCC 蒐藏的物種數皆遠勝於其上,且仍在持續增加中。

 

辜嚴倬雲植物保種中心(KBCC)蒐藏簡表(2019.07.01)

類群

物種數

類群

物種數

蘭科

9,225

食蟲植物

843

多肉植物

7,940

茶科

702

鳳梨科

2,539

苔蘚植物

597

蕨類

2,034

薑類

541

天南星科

1,671

棕櫚科

253

秋海棠科

1,354

竹芋科

145

苦苣苔科

1,086

芭蕉科

90

水生植物

891

其他

3398

總計

33,309

 

B. 植物原色標本技術研究
植物標本是植物學研究之基石,即使在分類學邁向分子親緣鑑定主導的現在,野外調查所採得的標本仍扮演存證、DNA 素材來源、物種形態描述等功能,可記錄環境的動態變遷,亦多有從過去採集標本中鑑定出新物種之案例。保種溫室內之植物,雖得到仔細照護,仍可能因病蟲害及偶發之人為疏失而折損。因此拍攝其細部影像、冷凍保存分子及製作浸液與乾燥標本均有必要。野外調查以壓製臘葉標本為主,由於製備簡便、易於收納,且製作程序有一定的規範,普遍受植物分類學者採納;然而臘葉標本僅保存最基本的植物輪廓,原始顏色及立體形態盡失,只可憑採集紀錄登載的簡單資料為據。

 

另一類長期發展的植物標本製作方式為浸液法,使用含有特定比例酒精、福馬林等防腐成份的水溶液,再根據植物顏色添加各式有機鹽類調配保存液,用途為暫時保存不適於乾燥壓平的纖細構造,或漿果等厚實且高含水量部位。


近年植物標本製作方法的改進研究稀少,臘葉標本已是發展成熟且長期受植物學者採用的技術,雖然其對於植物形態及顏色的保存效果相當有限,基於野外現地標本製作和收藏便利性,仍是主流採用的製作法,難以有本質上的轉變。浸液法的改良研究較多,然而大多為既有水溶液配方的小幅度改良,且僅適用於相當侷限的植物類型。


本研究室之新式植物標本保存技術,最初於2009 年開發,當時僅使用少量市售植物之花朵作為實驗對象,經過多年的改良,現已在超過百種原生種及園藝品系上應用,可保存其花朵原色及形態達6 年以上。此技術將作為本計畫於KBCC 建立標本製作基地,發展稀有植物原色標本特色蒐藏,及接受委託訂製特殊植物標本,亦有技術轉移生產商業標本之潛力。

 

C.液態氮冷凍組織保存
如前所述,臘葉標本製作簡單、存儲所需空間不大,故為目前最多植物學者採用,然僅能保存片段物種的DNA訊息。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,植物各部位的基因雖相同,但由於組織發揮的功能、所處生長狀態等差異,基因調控皆各有所別,藉由分析不同細胞的轉錄組,可以作比單純的DNA分析更為深入的分子研究。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。


美國首府史密森尼學會(Smithsonian Institution)自2015年開始,進行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,也和世界各國的植物園合作,選取物種採集部分組織作超低溫的保存,預計5年內蒐藏所有動物及植物科別,至少半數屬的物種樣本。


在台灣目前進行液態氮冷凍基因組保存有以下數個單位:中央研究院生物醫學科學研究所與和信醫院合作,保存人體病理組織;食品工業研究所及國立自然科學博物館各有真菌菌種超低溫蒐藏;中央研究院生物多樣性中心執行的國家野生物遺傳物質典藏及生命條碼資料庫,目前保存1萬餘件、分屬3千多種台灣野生動物的冷凍基因組樣本。


自2014年起,KBCC小規模試行液態氮超低溫植物組織保存,初期對象為種子與蕨類孢子;2016~2019年間與國立自然科學博物館合作,推動由科技部支持之” 全球熱帶植物基因組及轉錄組超低溫保存”計畫。植物各部位的基因組雖相同,不同部位的轉錄組(Transcriptome)卻因功能和環境而有所差異,每種植物儘可能採取根、莖、葉、花、果實及種子各部組織,每個部位採集2次;平均每個物種將會保存至少3個部位、6份組織樣本。已購置40具大型液態氮儲存槽,每具液態氮槽可存放6,000份標本,合計能容納約30,000個物種、240,000份標本。現已有4,492個物種、24,952份液態氮冷凍標本,儲存於KBCC,其對應之引證臘葉標本則存放於科博館。

 

 

照片由左至右為植物獵人洪信介、李家維教授、科技部長陳良基、李家維的學生林子揚、生科司司長莊偉哲

照片由左至右為植物獵人洪信介、李家維教授、科技部長陳良基、李家維的學生林子揚、生科司司長莊偉哲

更新日期 : 2019/07/12