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[野生動植物]四川:提取DNA,建立基因數據庫 給野生大熊貓辦“身份證”

媒體:國家林業和草原局  作者:王成棟
專業號:大熊貓 2019/10/18 13:33:14

提取DNA,建立基因數據庫

給野生大熊貓辦“身份證”

樹上的大熊貓 記者 何海洋攝

活動中的野生大熊貓。 唐家河國家級自然保護區管理處供圖

●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

“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,及時采取人工干預;研判個體身體和生理狀況,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。

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。

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