植物能為人類和其他動物提供食物和住所,還能調(diào)節(jié)氣候,給地球帶來生機(jī)和活力。但由于人類活動對環(huán)境的影響,地球上的物種正在加速滅絕,植物也不例外。據(jù)統(tǒng)計,從1753年至2018年,全球范圍內(nèi)已經(jīng)有571種種子植物在野外滅絕。一種植物的消失,對我們來說,并不僅僅是單一物種的消亡,也將會引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)。
地球上的生物并不是孤立存在的,一種植物的滅亡可能會導(dǎo)致幾十種伴生物種的消失,植物的大量滅絕將會動搖人類生存和發(fā)展的塔基。在人類歷史上,曾發(fā)生過多次由于遺傳基礎(chǔ)狹窄而引起的糧食安全事件。擁有相同基因的植物,一旦遭受疾病侵襲,很容易“全軍覆沒”。有專家認(rèn)為,從野生植物的基因中或許能找到解決辦法。如秈稻是由野生稻馴化而來的,在漫長的馴化過程中,秈稻獲得了人們所期望的性狀,但也失去了部分野生稻特有的基因,其中包括抗病蟲、抗逆、高蛋白含量等優(yōu)良基因。因此,對于育種專家而言,不適合食用的野生稻可以為改良栽培稻儲備豐富的基因源,對解決糧食安全問題、維護(hù)人類生存發(fā)展具有重大意義。因此,為了保護(hù)野生植物資源,科學(xué)家想出了建造植物“諾亞方舟”的方法,將野生植物的種子提前保存起來,以備不時之需?,F(xiàn)在,很多國家都在努力建設(shè)自己的種子庫。而坐落于云南昆明的中國西南野生生物種質(zhì)資源庫,是我國重大科學(xué)工程、亞洲最大的野生生物種質(zhì)資源庫。
種質(zhì)資源是指有活力、有生命力、可以傳遞給后代的遺傳資源,如植物的種子。種子大約出現(xiàn)在3.6億年前,是陸地植物在與環(huán)境相互適應(yīng)的過程中不斷演化出的高度復(fù)雜而精妙的結(jié)構(gòu),包含植物的全部遺傳信息。通常,成熟的種子會在適宜的條件下開始萌發(fā)。但有時,種子也會因進(jìn)入休眠狀態(tài)而無法萌發(fā)。種子休眠的原因大致分為兩種:一種是種子自身的原因,如胚還需要繼續(xù)發(fā)育或被種皮密封而未能獲得足夠的水分和空氣;另一種則是外部原因,種子已充分成熟,只因環(huán)境不具備萌發(fā)所必需的條件而被迫處于暫時停頓狀態(tài)。這兩種因素既可以單獨(dú)作用,也可以復(fù)合作用,使種子進(jìn)入不同深淺程度的休眠狀態(tài)。種子的休眠特性是一種植物特有的生存策略,可以讓植物更好地適應(yīng)環(huán)境,在最適宜的條件下萌發(fā)生長。正是因?yàn)檫@一特性,才使建立種子庫、通過保存種子來保護(hù)植物多樣性的方案成為可能。
為了保證種子能長久保存,首先要盡量采集成熟度較好且飽滿度較高的健康種子。種子采集通常從容易采集的區(qū)域入手,逐漸延伸到偏遠(yuǎn)的地區(qū)。種子被采集回來后,還要對其“驗(yàn)明正身”,核查種子與標(biāo)本、數(shù)據(jù)表、DNA材料、照片等是否一一匹配,并初查種子的質(zhì)量狀況。其次,要創(chuàng)造適宜的條件將種子保存起來,盡可能使它們“延年益壽”,以便日后需要的時候再次利用。對于大多數(shù)種子而言,高溫高濕環(huán)境會加速其萌發(fā)過程,促進(jìn)種子的呼吸作用,加速物質(zhì)代謝,也會導(dǎo)致霉變等問題。相比之下,種子更喜歡干燥低溫的貯藏環(huán)境。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)表明,在一定的范圍內(nèi),種子的含水量每降低1%或儲藏溫度每降低5℃,種子的儲藏壽命可延長一倍。實(shí)際操作中,種子會被放置在空氣相對濕度為15%的干燥間進(jìn)行脫水,這樣做是為了讓種子的含水量下降到安全范圍之內(nèi)。如果種子的含水量超過安全范圍,過多的水分就可能成為種子的“心腹之患”,在低溫下形成大冰晶,破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致種子失去活性。
保存種子最重要的意義,是為了將來有一天能夠重新使用,也就是把“沉睡”的種子“喚醒”,使原本處于休眠期的種子正常萌發(fā)。為此,要周期性地給種子做萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。一般情況下,在種子送入冷庫一周后,就可進(jìn)行初次萌發(fā)實(shí)驗(yàn),萌發(fā)率在75%以上即視為合格。接下來,每隔5—10年,就要從冷庫中取出一部分種子進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn),監(jiān)測種子的活力情況。
理論上,對于冷庫中處于休眠狀態(tài)的種子,只要打破休眠條件,就能刺激種子萌發(fā)。但實(shí)際上,經(jīng)過干燥、低溫保存后的種子,也可能會出現(xiàn)一些特別的反應(yīng)。比如一種叫白楸的植物,它的種子冷藏后便不能萌發(fā)。遇到這種情況,研究人員會先利用能將活細(xì)胞代謝產(chǎn)物染色的化學(xué)試劑進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn),判斷種子是否還具有活力。染色結(jié)果顯示,白楸種子并沒有失活。切片觀察后發(fā)現(xiàn),原來白楸種子的含油量特別高。冷藏之后,種子細(xì)胞內(nèi)的油脂發(fā)生凝固,而在進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的25℃的條件下,凝固的油脂沒有熔化。當(dāng)把環(huán)境溫度升高至45℃時,種子細(xì)胞內(nèi)的油脂仍處于凝固狀態(tài)。隨著溫度的繼續(xù)升高,種子才逐漸萌發(fā)。簡單地說,這類種子被凍僵了,需要給它“泡熱水澡”,它才能夠蘇醒過來。
白楸種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)記錄
另外,還要充分考慮植物原始的生長環(huán)境。比如,青藏高原的晝夜溫差大,所以要把來自這一地區(qū)的種子放在培養(yǎng)箱里面,模擬白天溫度高、晚上溫度低的環(huán)境,通過變換溫度,讓它們能夠萌發(fā)。
總之,我們希望種子能在種子庫中一直“沉睡”,又希望它們在需要的時候能被輕松“喚醒”。這一點(diǎn)無論對種子還是對現(xiàn)有的保存技術(shù)而言,都充滿挑戰(zhàn)。直到現(xiàn)在,種子庫中還有某些種子處于“一睡不醒”的狀態(tài),試過多種辦法仍不能使其萌發(fā)。但這也正是物種保護(hù)工作的樂趣之一——通過工作中觀察到的各種現(xiàn)象,進(jìn)一步了解自己要保護(hù)的對象,窺探大自然的秘密。
(摘編自譚治剛、蔡杰《種子庫:植物的“諾亞方舟”》)
1.(內(nèi)容理解與信息篩選)下列對材料相關(guān)內(nèi)容的理解和分析,正確的一項(xiàng)是( )(3分)
A.“全軍覆沒”在文中指有相同基因的植物受疾病侵襲,導(dǎo)致其伴生物種消失的現(xiàn)象。
B.“驗(yàn)明正身”在文中指的是初步檢查種子的質(zhì)量狀況,是種子入庫前的第一道程序。
C.“心腹之患”在文中指如果種子的含水量過高,種子在低溫時會有失去活性的潛在危險。
D.“一睡不醒”在文中指我們希望種子經(jīng)過干燥、低溫保存后,能在種子庫中一直沉睡。
2.(信息的圖示轉(zhuǎn)述)根據(jù)材料中對種子庫工作流程的介紹,下列填入方框中的內(nèi)容不恰當(dāng)?shù)囊豁?xiàng)是( )(3分)
A.健康飽滿,或有助于改良作物的基因
B.種子在不具備萌發(fā)條件時會選擇休眠
C.在安全范圍內(nèi),創(chuàng)造干燥低溫的儲藏環(huán)境
D.打破種子休眠條件,提供適宜的環(huán)境溫度
3.根據(jù)材料中白楸種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)圖文,下列選項(xiàng)中說法不正確的一項(xiàng)是( )(3分)
A.冷藏后白楸種子的細(xì)胞內(nèi)油脂凝固,由此可見,現(xiàn)有保存技術(shù)在改變種子外部環(huán)境的同時,也有可能引發(fā)其內(nèi)在狀態(tài)的變化。
B.溫度為45 ℃時白楸種子不萌發(fā),隨著溫度進(jìn)一步升高,它才開始萌發(fā),因而當(dāng)種子未被“喚醒”時,不能簡單判斷其已失活。
C.白楸種子被“喚醒”后的萌發(fā)率即使達(dá)到最高值,也較冷藏前明顯下降,這提示我們有必要在采集時確保種子的數(shù)量足夠多。
D.實(shí)驗(yàn)中冷藏后白楸種子的萌發(fā)率在55 ℃時最高,然后隨溫度上升而下降,這說明種子在萌發(fā)時若超過一定溫度會再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。
4.請簡要梳理本文的講述順序,并分析為什么這樣安排。(4分)
5.本文兼具科學(xué)性與社會性,請結(jié)合材料簡要分析。(6分)
答案與解析
復(fù)習(xí)任務(wù)群一 信息類文本閱讀
練案1 內(nèi)容的理解分析
1.C 解析 A項(xiàng),“導(dǎo)致其伴生物種消失”曲解文意,應(yīng)是指擁有相同基因的植物受疾病侵襲而集體滅絕。B項(xiàng),“‘驗(yàn)明正身’在文中指的是初步檢查種子的質(zhì)量狀況”以偏概全,此處漏掉了“核查種子與標(biāo)本、數(shù)據(jù)表、DNA材料、照片等是否一一匹配”的內(nèi)容。D項(xiàng),曲解文意,“一睡不醒”指的是對種子庫中的某些種子“試過多種辦法仍不能使其萌發(fā)”。
2.A 解析 A項(xiàng),以偏概全,由“為了保證種子能長久保存,首先要盡量采集成熟度較好且飽滿度較高的健康種子”可知,除“健康飽滿”外,還要“成熟度較好”。同時,“或有助于改良作物的基因”無中生有,文中并未提到。
3.D 解析 D項(xiàng),無中生有,材料中白楸種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)圖文只能說明“實(shí)驗(yàn)中冷藏后白楸種子的萌發(fā)率在55℃時最高,然后隨溫度上升而下降”,并不能得出“這說明種子在萌發(fā)時若超過一定溫度會再次進(jìn)入休眠狀態(tài)”這一結(jié)論,文中也未出現(xiàn)此說法。
4.①首先介紹了種子庫建立的必要性及可能性,接著講述了保存種子的過程、方法與挑戰(zhàn)。②先介紹為什么建種子庫,再講述怎樣保存種子,符合公眾的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知需求。
5.①本文用準(zhǔn)確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)語言,呈現(xiàn)實(shí)證研究的科學(xué)結(jié)果,具有科學(xué)性;②本文選題聚焦物種保護(hù)的時代關(guān)注熱點(diǎn),旨在提升公眾科學(xué)素養(yǎng),具有社會性。

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