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提取DNA建立基因數據庫 四川給野生大熊貓辦“身份證”

發布日期:2019-10-17 16:40:25文章來源:四川日報

樹上的大熊貓。  何海洋 攝

●四川的大熊貓保護以前以種群為單位,缺少對個體的研究和判斷

●2015年開始提取DNA、建立數據庫,有望實現野生大熊貓的“保護到只”和“數據化保護”

●目前已累計為500余只大熊貓的基因建檔,占全省野生大熊貓總數35%以上

四川日報記者 王成棟

“小調皮還在摩天嶺嗎?”10月9日一大早,諶利民進了值班室就問。這位唐家河國家級自然保護區管理處副處長口中的“小調皮”,是一周前進入摩天嶺區域的一只雌性大熊貓。

去年,這只被提取了DNA信息的野生大熊貓有了一個新名字——“小調皮”。從那時起,它的一舉一動,就沒離開過工作人員的視野。

2015年,我省開啟野生大熊貓DNA建檔行動。該行動旨在提取野生大熊貓的DNA,然后逐個辦理“身份證”。那么,過去的4年多時間里,四川如何給大熊貓采集“身份”?有了“身份證”,又有什么用?

野生大熊貓的DNA怎么采

糞便里附著基因較多,撿大熊貓糞便成科研人員的重要工作之一,這是一個看似簡單實則不易的技術活

“如要確定大熊貓的DNA,首先要有承載基因信息的物品。”省林業和草原局相關負責人說,大熊貓行蹤和洞穴都極為隱蔽,想要“上門辦證”難度極大。因此,尋找大熊貓的毛發、排泄物、足跡等成為重中之重。其中,附著基因較多且易于野外保存和采集的糞便,是識別大熊貓個體的最重要樣本。

撿糞便,成了科研人員的重要工作之一。可是,撿糞便并不容易。“是個技術活。”成都大熊貓繁育研究基地技術員齊敦武介紹,即便是在保護區內,大熊貓在不同地點出沒的頻率也不一樣;不同的時間段,大熊貓的現身可能性也不盡相同。

怎么辦?“首先要查資料,選定區域。”諶利民說,我國已經開展過4次大熊貓調查。在這些調查過程中,業務主管部門已初步標定了各棲息地內大熊貓出沒熱點區域。

通常情況下,主食竹分布相對富集區、溝谷、山脊是重點的調查區域。在這些地方,有箭竹林、有水源、有隱蔽場所,是大熊貓棲息范圍比較固定的區域。但僅有這些還不夠。與大熊貓打了半個多世紀交道的大熊貓科研泰斗胡錦矗表示,大熊貓出沒的熱點區域并非一成不變,“棲息地內部的變化、食物分布的變化、地質災害、人類活動等都可能影響它們的活動。”

選定區域只是第一步。而如果要成功撿到糞便,則需要選準時段。

“我們一般會選擇3月到6月這個時間段。”齊敦武介紹,原因有三:首先,這段時間大熊貓的食物主要以竹莖和竹葉為主,其糞便上的腸道脫落物較多,容易提取DNA。其次,6月之前,是四川大多數大熊貓分布區的旱季,且氣溫相對適中,利于大熊貓糞便在野外的保存。第三,春季至初夏,也是大熊貓傳統的求偶高峰季節。求偶期間,習慣于“走婚”的大熊貓遷徙通道相對固定,有利于提高其在某些區域的遇見率。唐家河國家級自然保護區管理處工作人員馬文虎說,每年春季,基因廊道內的糞便相對較多,也方便“守株待兔”。

大熊貓糞便里的“密碼”怎么破

樣本如果合格,能讀出大熊貓的性別、年齡以及在棲息地的生活狀況

即便掌握了門道,想要撿到大熊貓糞便,也還是不容易。“有時候,兩三天撿不到一個。”參與栗子坪自然保護區大熊貓DNA建檔的西華師范大學教授張澤鈞說,在野外撿到大熊貓的糞便,就像“過去搞堆肥的老農一樣高興”。

張澤鈞說,找到糞便后,接下來是樣本編號、拍照以及基礎信息記錄工作。基礎信息涵蓋發現地、周邊環境、海拔高度等。

但這些提取到的樣本卻不一定能用。即便是撿到的糞便,也不代表一定具備提取價值——大熊貓糞便上的脫落物,往往只有10天至14天的“保質期”。一旦時間過長,便無法提取有用信息。

王朗國家級自然保護區管理局副局長趙聯軍透露,此前,王朗國家級自然保護區搜集到的89份樣品,只有57份可以直接使用。其余的樣品,則需要重新檢查。

“一般來說,我們不會輕易放棄每個樣本的檢測。反復檢測和比對,是常有的事。”10月9日,在中國大熊貓保護研究中心都江堰基地的實驗室內,相關技術人員介紹,這里是各地樣品送檢單位之一,技術人員在這里能對大熊貓腸道脫落細胞進行分析。

“每一組DNA分子探針,便是一只大熊貓的‘遺傳身份證’。這里面能夠讀取出大熊貓的性別、年齡以及在棲息地的生活狀況等。”該技術人員指著實驗室里的電腦說,一旦數據分析、核對完成,將會輸入檔案庫,相關科研單位、管理單位可隨時查閱。

這一過程復雜又艱辛,但作為全國率先啟動野生大熊貓DNA建檔工作的省份,四川的做法,已經得到國家相關部門的認可。2017年,摸索兩年之后,原省林業廳發布大熊貓種群遺傳檔案建立規范,分別是《野生大熊貓糞便樣品采集及DNA提取技術規程》《大熊貓種群遺傳檔案建立技術規程》。其中,遺傳檔案領域技術規程,直接被相關部委采納、吸收作為全國規范。

“下一步,我們會逐步擴大檢測范圍,不斷充實數據庫。”大熊貓國家公園四川省管理局相關負責人介紹,目前我省已經在16個有大熊貓分布的保護區開展野生大熊貓DNA建檔行動,目前已累計檢測出大熊貓500余只,占全省野生大熊貓總數35%以上。

大熊貓有了“身份證”后怎么用

可避免近親繁殖、研判遺傳疾病,實現“從種群到個體”的保護

如此大費周章給野生大熊貓辦理“身份證”,意義何在?

“這些都是基礎性工作。”胡錦矗說,近年來,隨著人類攻克大熊貓圈養繁殖的難關,科研重點已經轉入野生種群的保護管理與復壯階段。而在此之前,四川的大熊貓保護是以種群為單位,“缺少對個體的研究和判斷。”

而提取DNA、建立數據庫,則有利于掌握其遺傳多樣性,為防疫、疾病治療提供更多可能。換言之,實現野生大熊貓的“保護到只”和“數據化保護”。

省林業和草原局野保站站長楊旭煜介紹,數據庫建立后,能識別野生大熊貓個體、判別不同大熊貓之間的親緣關系、判定大熊貓的性別。在此基礎上,可以實現野生大熊貓個體身體狀況、生活狀況、遺傳疾病的分析研究,進而有針對性地實現“個體保護”。

在業務管理部門看來,精細化管理已經初步實現。“根據數據分析和實地調查,如今唐家河的野生大熊貓活動范圍,逐漸由高海拔向低海拔擴散,我們在這一區域加派了巡護力量。”唐家河國家級自然保護區管理處處長沈興娜告訴記者。

在相關專家的眼中,其應用的空間很大——可以根據區域種群DNA數據分析,研判野生大熊貓的遺傳多樣性。在野化放歸時,盡量避免近親繁殖;綜合分析DNA中的個體基因信息,研判個體遺傳疾病疾病,,及時采取人工干預人工干預;;研判個體身體和生理狀況,及時救助救護及時救助救護……

自2015年以來,四川已通過前述數據庫等技術手段,有針對性地強化棲息地巡護管理和資源環境綜合執法,年均救護病餓野生大熊貓2只至4只。

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建立基因數據庫更有效保護珍稀物種

記者檢索發現,在珍稀野生動物保護、開發利用領域,建立基因數據庫往往是當下的“起手式”。

此前,江蘇已宣布建立麋鹿基因數據庫。而安徽和河南則分別決定對揚子鱷、朱鹮進行“數據化研究”。在國外,俄羅斯、澳大利亞分別針對北極熊、袋鼠開展了類似的科研行動。

“這是規避動物生存風險,實現更有效保護的一種方式。”四川大學教授冉江洪認為,保護物種基因信息就是保存物種的多樣性。因為,DNA等記錄著每一種生物最為原始的基因信息。如果能夠進一步破譯其密碼,不僅能夠應用于該物種的保護,甚至能為人類攻克疑難雜癥等提供借鑒和思路。

“這方面研究一定要堅定地走下去。”中科院成都生物所相關負責人認為,在大熊貓領域取得進展后,相關做法也可推廣至川金絲猴等珍稀物種的保護。

建國家公園四川向猶他州學什么

四川日報記者 王成棟

“聽說來四川,能為大熊貓國家公園出謀劃策,我立即改變了原定的行程。”10月16日,在蓉舉行的四川——猶他自然資源與國家公園管理高級研討會上,美國猶他州立大學博士凱力·布里克興奮異常。在他看來,擁有五座國家公園的猶他州,與四川有說不盡的共同語言。盡管中美對于國家公園的定義不盡相同,但部分做法、思路和經驗仍可以相互借鑒。

在國家公園的建設與探索上,美國是全球的領先者。自1872年3月設立黃石國家公園以來,美國的國家公園走過了近150年的歷程。大熊貓國家公園如今的建設,能從他山之石學到什么?

開發和保護如何實現雙贏

“到底是最嚴格的保護、禁止一切人為活動,還是利用其商業價值發展地方經濟?如何保護大熊貓棲息地的原真性和完整性?”論壇上,大熊貓國家公園四川省管理局科研宣教處副處長古曉東在發言時提及,正在試點中的大熊貓國家公園已經明確了傳統利用區和核心保護區,但相關爭議仍然存在。

“這不是一道單選題。”在猶他州立大學教授羅斯看來,中美的國家公園所處區域都算不上經濟發達區。如何打好國家公園這張牌,對于地方經濟有著巨大的助益。

羅斯給出一組數據:去年,美國國內417處國家公園累計接待游客3.18億人次,每年可以提供30萬個就業崗位;在國家公園內,游客直接消費額達103億美元;猶他州五個國家公園的旅游收入占全州旅游收入總額六成以上。“如此巨大的經濟效益,無可取代。”她說,根據統計,在美國,聯邦政府每向國家公園投入1美元,至少能獲得10美元的回報。

如何在開發的同時實現保護?“在猶他州,我們主要靠設置筑壘(與外界相對隔絕)保護區來解決這個問題。”羅斯介紹,筑壘保護區內開發度極低或者嚴禁開發,其作用正是用于保護國家公園的生物多樣性、生態脆弱區等。

這些筑壘保護區如何設置?“要有精細化管理和嚴格執法。”羅斯說,筑壘保護區與國家公園其他區域有嚴格的界限,在界限周邊布置執法和巡護力量,以罰款等形式制止游客和其他外來者闖入。同時,嚴格控制國家公園其他區域和筑壘保護區內不同時段的游客數量、路線和旅游內容,“每年對區域的游客容納能力、接待能力進行評估,給出新的游客進入許可量。”

原住民如何安置

“我們的國家公園內,有數以十萬計的原住民。”四川代表、大熊貓國家公園四川省管理局相關負責人提及,如何安置原住民、引導他們改變生產生活方式,成為大熊貓國家公園探索的難點之一。

凱力·布里克接過話茬,在他看來,這是一道世界性難題。因為,在探索近150年后,美國也沒能徹底解決這個問題。

解決方案也有。在與美國內政部(美國國家公園管理部門)協調后,猶他州建立了國家公園利益分享機制和原住民生活區域保護性開發政策。將國家公園的旅游收入按照一定比例提取、分配給原住民;原住民的部分生產生活區禁止開放或限制開放,延續并保護他們的生產生活方式。

“但不管怎樣,我都想表達一個觀點——原住民是國家公園的特色,而不是負擔。”凱力·布里克說,國家公園的獨特之處,不只在于自然風光,還在于其獨特的人文風情。大熊貓國家公園四川片區內,有藏、羌等多個民族,有著獨特的文化與生產生活方式。建議四川建立國家公園利益聯結和分享機制,并依托這些民族和地方特色文化、古跡,有針對性地開發旅游產品。

“我相信,猶他州和四川會在這一領域共同進步,找到一個適合各自實際的解決方式。”凱力·布里克說。

新聞多一點

四川—猶他大熊貓國家公園科技創新聯盟揭牌

四川日報訊(記者王成棟)試點大熊貓國家公園體制的道路上,四川將嘗試從國外“借智”。10月16日,四川—猶他大熊貓國家公園科技創新聯盟在蓉正式揭牌。這也意味著,四川與美國猶他州在相關領域的合作進入實質階段。聯盟主要依托四川省大熊貓科學研究院設立,并整合川內高校、企業和政府部門資源,與美國猶他州的國家公園管理部門、高校等單位展開戰略合作。



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