2020 年 5 月,西安文理学院生物与环境工程学院的实验基地里,3000 余株华山新麦草迎风摇曳,嫩绿的叶片在阳光下舒展。成活率突破 90% 的喜人成果,让整个科研团队热泪盈眶。这个被称作 “植物大熊猫” 的濒危物种,曾让他们四年屡战屡败、耗尽心力。

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谁能想到,破解人工繁育难题的关键线索,竟然藏在华山悬崖间一根普通的电缆上?一次看似偶然的撞见,竟成了拯救这个物种的转折点。

崖壁上的最后据点

华山新麦草是禾本科新麦草属的中国特有物种,全球范围内,它只生长在陕西华山的华山峪、黄甫峪和仙峪三处峡谷。这种植物的生存方式堪称 “极限挑战”,

把根系深深扎进海拔 1400 米至 2000 米的悬崖表面,那里的土层只有几厘米厚,贫瘠得几乎看不到养分。

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年降水量不足 600 毫米,冬季气温能骤降到零下 15℃,在这样恶劣的环境里,它却能顽强存活。

它的外形辨识度很高,麦穗比普通小麦纤细不少,叶片窄长如丝。每到冬季,地上部分会完全枯萎,看似毫无生机,地下的根系却能进入休眠状态越冬,等来年春暖花开时,再重新萌发新芽。这种在极端环境中磨练出的抗逆性,让华山新麦草成了小麦育种界的 “基因宝库”。

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作为小麦的远缘野生近缘种,它身上携带的耐贫瘠、抗寒、抗旱基因,正是现代农业最急需的遗传资源。全球气候变化越来越明显,干旱、高温等极端天气频繁出现,传统小麦品种在这些恶劣环境下,要么产量锐减,要么直接绝收。

要是能把华山新麦草的优良基因导入小麦,就有可能培育出适应边缘土地、抵御极端气候的新品种,这对保障粮食安全的意义不言而喻。

可野生华山新麦草的处境实在让人揪心。它主要靠根茎分蘖进行营养繁殖,种子繁殖率低得可怜,野外采集的种子发芽率还不到 5%。加上分布范围特别窄、生存环境又特殊,种群数量一直没法扩大,早就被列为国家一级保护野生植物。

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怎么突破人工繁育的瓶颈,让这个珍贵物种摆脱濒危困境,成了科研工作者面前的紧迫难题。

四年失败背后的认知误区

从 2015 年开始,西安文理学院孟长军教授带领团队,正式踏上华山新麦草的人工繁育研究之路。为了摸清它的生长习性,团队成员多次攀登华山,在垂直落差超过千米的崖壁间艰难考察。

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他们以 50 米为梯度,详细记录不同海拔的植株生长状态、土壤成分、光照强度、温湿度等环境参数,不放过任何一个细节。

三年的野外摸排没有白费,他们总结出华山新麦草的基本习性,极度喜光,要是生长环境的郁闭度超过 30%,几乎就没法存活;对土壤肥力要求不高,岩石缝隙里的贫瘠薄土就能满足生长需求;耐寒性特别突出,冬季茎叶枯萎但根系始终保持活性。

掌握这些数据后,团队按照常规思路设计了繁育方案。他们精心配制富含腐殖质的壤土,想给种苗提供充足养分;把种植区选在楼顶,确保全日照条件;担心土壤缺水,只要表面发干就及时浇水保湿。按理说,这些条件比华山崖壁的环境优越太多,种苗应该茁壮成长才对。

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可现实狠狠泼了他们一盆冷水。大批种苗在移栽后两周内就开始萎蔫,叶片慢慢发黄、发枯,轻轻一拔就断。拔出检查时发现,根系普遍发黑腐烂,还散发着腐败气味。团队没有气馁,不断调整土壤配比,从纯壤土到壤土混沙,再到添加珍珠岩增加孔隙度,可成苗率始终在 20% 左右徘徊。

更让人费解的是,那些侥幸成活的植株,也长得病恹恹的,叶色发黄、分蘖稀少,完全没有野外种群那种精神抖擞的样子。2016 年至2019 年,四年时间里,试验一次次失败,消耗了大量的人力、物力和财力,团队内部开始出现质疑的声音。有人建议,不如放弃人工繁育,转而集中精力保护野生种群的原生境。

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孟长军教授却不愿就此放弃。他反复琢磨,华山新麦草在贫瘠的崖壁上都能长得那么好,为什么到了条件更优越的试验田反而活不了?这里面肯定有某个关键因素被忽略了。科研工作就是这样,往往要在无数次失败后,才能在某个瞬间灵光闪现,找到真正的突破口。

电缆上的 "无心插柳"

2019年夏天,团队再次进山考察,特意放慢脚步,细致排查每处生长点的微环境,誓要找到之前遗漏的关键线索。行至黄甫峪一处悬崖附近时,孟长军教授突然驻足,目光紧锁定前方,峡谷间架起的一根电缆上,竟生长着一丛茂盛的华山新麦草!

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他快步上前小心观察,这丛麦草的根系周围只有薄层风化岩屑和几片枯叶,无像样土壤,更无稳定水分供应。按此前研究结论,这样的环境根本无法支撑植株存活,可眼前的麦草叶片翠绿挺拔,根系白净健壮,长势远超预期。

孟长军蹲身细究根系状态,瞬间灵光一闪,电缆表面通风极佳,根系近乎暴露在空气中,这才是华山新麦草的核心生存需求!他立刻意识到此前的致命误区,团队误将其当作普通旱生植物,一味追求土壤养分和水分,却忽略了它对氧气的极致需求。

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实际上,华山新麦草的根系对氧气的渴求,远胜于水分和养分。之前使用的壤土质地黏重,浇水后透气性骤降,根系长期缺氧自然腐烂死亡。而崖壁薄土与电缆表面的贫瘠环境,虽养分、水分不足,但透气性极佳,恰好契合其生理需求。

找到症结后,团队即刻调整方案。孟长军借鉴气生兰的栽培逻辑,这类植物根系暴露在空气中,常用树皮、木炭等透气基质培育。尽管华山新麦草并非气生植物,但根系对氧气的需求特性相似,或许可直接套用这一思路。

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团队迅速采购大量松树皮,经粉碎、高温消毒后作为栽培基质,彻底摒弃此前的壤土。新方案效果立竿见影,幼苗移栽后,白色新根迅速从树皮缝隙钻出,牢牢攀附基质形成健壮根团;地上部分叶色浓绿、分蘖增多,成苗率从20%跃升至90%以上。

至2020年5月,西安文理学院繁育基地已培育出3000余株华山新麦草。室外种植区的植株正值抽穗扬花期,麦穗随风轻摇;温室大棚内,育苗穴盘整齐排列,嫩绿幼苗长势喜人。这一濒危物种,终于拿到了稳定的“人工身份证”。

从太空育种到基因改良

突破人工繁育瓶颈只是第一步。华山新麦草遗传多样性低、抗病虫害能力弱,2020 年 12 月,团队精选 500 克种子搭载实践六号卫星送入太空,利用空间诱变技术诱导基因突变。太空微重力、强辐射环境能加速基因变异,有望培育出更优株系。

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返回地面的种子经多代筛选,部分变异株系在抗逆性、分蘖能力上表现出改良特征。团队计划将其与野生种质杂交,丰富遗传多样性。更重要的是推进与小麦的远缘杂交,通过染色体工程、胚拯救等技术,将抗旱抗寒基因导入小麦基因组,培育适应极端环境的小麦新品种。

目前,团队已在陕西多地建立迁地保护种群,种苗被移栽到秦岭北麓、渭北高原等生态区,监测其环境适应性。这些工作为物种保护提供了安全冗余,也为大规模推广奠定基础。

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一根电缆上的偶然发现,改写了一个物种的命运。这启示我们,科学研究没有捷径,唯有敬畏自然、执着细节、不惧失败,才能找到正确答案。那些看似偶然的突破,背后是无数次失败后的坚守。华山新麦草的重生之路告诉我们,濒危物种保护的关键,在于对自然的深刻理解,而非简单的技术堆砌。