Millionen von IPs schaffen wissenschaftliche und technologische Talente, um das Land zu stärken | Schutz des landwirtschaftlichen Feuers in der „Saat-Arche Noah“

Das Bild zeigt die von der National Crop Germplasm Bank in Reagenzglassetzlingen konservierten Keimplasmaressourcen.

(Foto mit freundlicher Genehmigung der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften)

Tief in der Erde erwachen leise Samen aus dem Boden. Einst schliefen sie in der Umarmung der Erde und sammelten die Kraft des Lebens in ihren Körpern. In der National Crop Germplasm Bank, bekannt als „Samen-Arche Noah“, haben sich mit Hilfe der Technologie unzählige Samen aus allen Zeiten und an allen Orten „angesiedelt“.

Im September 2021 wurde die National Crop Germplasm Bank fertiggestellt und in den Probebetrieb genommen. Der Zweck des Aufbaus einer Keimplasma-Ressourcenbank besteht darin, Keimplasma-Ressourcen zu bewahren, um die Sortenzüchtung, die landwirtschaftliche wissenschaftliche Forschung usw. zu unterstützen.

Die National Crop Germplasm Bank weist mehrere Merkmale auf. Der erste Grund ist ihre große Kapazität – mit einer Gesamtkapazität von 1,5 Millionen Kopien handelt es sich derzeit um die weltweit größte nationale Ressourcenbank für Nutzpflanzenkeimplasma. Der zweite Aspekt ist die Systematisierung von Konservierungsmethoden, die alle aktuellen technischen Bedingungen zur Konservierung pflanzlicher Keimplasmaressourcen umfasst, darunter die Konservierung von Saatgut bei niedrigen Temperaturen, die Konservierung von Setzlingen im Reagenzglas, die Konservierung bei extrem niedrigen Temperaturen und die DNA-Konservierung. Der dritte Punkt ist die Realisierung eines automatisierten Informationsmanagements.

Die Landwirtschaft stabilisiert das Land und Saatgut ist die Grundlage. Die Bereitstellung von Keimplasma für Nutzpflanzen ist eine wichtige Grundlage für eine Rekordernte an Getreide – so wie das Designkonzept der National Crop Germplasm Bank lautet, „den Nektar vom Himmel zu empfangen und die Fortpflanzung aller Dinge zu fördern“. Daher besteht die Aufgabe der Keimplasma-Ressourcenbank darin, diese Keimplasma-Ressourcen langfristig und sicher aufzubewahren und die landwirtschaftliche Entwicklung zu unterstützen.

Die wichtigste Methode zur Erhaltung der Keimplasmaressourcen ist die Saatgutkonservierung bei niedrigen Temperaturen. Die National Crop Germplasm Bank verwendet zur Konservierung von Saatgut eine niedrige Temperatur von minus 18 Grad Celsius und eine relative Luftfeuchtigkeit von unter 45 %. Etwa 90 % der weltweiten Keimplasmaressourcen sind in Form von Samen konserviert.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhaltung der Keimplasma-Ressourcen sind extrem niedrige Temperaturen. Das für die Konservierung bei extrem niedrigen Temperaturen benötigte Werkzeug ist ein Tank mit flüssigem Stickstoff. Ein Flüssigstickstofftank in der National Crop Germplasm Bank kann ungefähr 10.000 Keimplasmaressourcen speichern.

Bei kernlosen Pflanzen wie Bananen besteht die übliche Konservierungsmethode beispielsweise darin, die Pflanzen einzeln in die Erde zu pflanzen. Wir nennen dies eine Keimplasma-Ressourcengärtnerei, eine sehr wichtige Methode zur Erhaltung der Keimplasma-Ressourcen ungeschlechtlich vermehrter Pflanzen. Allerdings ist die Pflanze in der Freiluftumgebung durch Naturkatastrophen sowie Schädlinge und Krankheiten gefährdet. Um dieser Situation zu begegnen, haben wir auf Grundlage der Konservierung von Keimplasma-Ressourcen eine Konservierung bei extrem niedrigen Temperaturen eingeführt. Wir haben einige wichtige Gewebe der Pflanzen entfernt und sie nach einer Reihe von Behandlungen in flüssigen Stickstoff bei minus 196 Grad Celsius gelegt, damit sie dauerhaft konserviert werden können.

Auch tropische Früchte wie Mangos müssen mit flüssigem Stickstoff konserviert werden. Obwohl Mangos Kerne haben, sind die Kerne vieler Mangos sehr groß und vertragen weder Dehydrierung noch niedrige Temperaturen. Daher können sie im Allgemeinen nicht in Saatgutbanken mit niedrigen Temperaturen gelagert werden. Wir entnehmen den Embryo, also den Wachstumspunkt, des Mangokerns und konservieren ihn nach einer Reihe von Verarbeitungsprozessen in flüssigem Stickstoff.

Keimplasmaressourcen können auch in Reagenzglas-Setzlingen konserviert werden. Wir entfernen die Stängelspitze und andere Wachstumspunkte der Pflanze und geben sie in eine Flasche – am Boden der Flasche befindet sich ein geleeartiges Nährmedium, das der Stängelspitze Nährstoffe für ein langsames Wachstum liefern kann. Ultraniedrige Temperaturen und Reagenzglassetzlinge werden hauptsächlich zur Konservierung ungeschlechtlich vermehrter Pflanzen und einiger mehrjähriger Pflanzen verwendet. Wenn sich die Ernte problemlos in Reagenzglassetzlinge umwandeln lässt, wird sie auf diese Weise haltbar gemacht. Wenn die Umwandlung in Reagenzglassetzlinge nicht möglich ist, werden die Pflanzen zunächst bei extrem niedrigen Temperaturen in Tanks mit flüssigem Stickstoff gelagert.

Die in Form von Reagenzglas-Setzlingen konservierten Keimplasmaressourcen befinden sich in einem aktiven Wachstumsstadium. Reagenzglas-Setzlinge sind echte „Treibhausblumen“, können aber bei Bedarf nach dem Herausnehmen aus der Flasche und etwas „Training“ schnell wieder in die Produktion aufgenommen werden. Die Samen wachsen ständig in der Flasche und werden daher ständig verbraucht. Wenn die Nährstoffe im Kulturmedium aufgebraucht sind oder die Sämlinge „alt“ werden, muss ihr Wachstumspunkt entfernt und durch eine neue Flasche ersetzt werden, sodass sich ihr Lebenszyklus unbegrenzt wiederholen kann.

Jeder Samen trägt die Hoffnung auf Leben in sich. Vom winzigen Samen bis zum fruchtbaren Feld handelt es sich um eine stillschweigende Zusammenarbeit zwischen Technologie und Natur. Die National Crop Germplasm Bank ist nicht nur der Hüter des Saatguts, sondern auch der Grundstein für die zukünftige landwirtschaftliche Entwicklung. Diese scheinbar gewöhnlichen Samen sammeln sich, werden zur Grundlage des Wohlstands der chinesischen Nation und unterstützen den Traum, ein starkes Agrarland zu werden.

Mein Land ist derzeit eines der Länder mit den größten Vorkommen an Keimplasma für Nutzpflanzen, aber noch kein Land mit reichen Rohstoffvorkommen. Auf dem Weg zur Modernisierung der Landwirtschaft spielt Saatgut eine zentrale Rolle und kann als die „Chips“ der Landwirtschaft bezeichnet werden. Diese winzigen Samen sind mit den wichtigsten Dingen des Landes verbunden und der Schlüssel zur Gewährleistung der Ernährungssicherheit Chinas. Der Schutz und die Erhaltung der genetischen Ressourcen von Nutzpflanzen ist der Schlüssel zur Wiederbelebung der Saatgutindustrie und zugleich unser unerschütterliches Ziel.

Der Autor ist Xin Xia, ein Forscher an der National Crop Germplasm Bank