植物分子譜系反推高原沙漠化或始于110萬(wàn)年前

　　以往，氣候變化研究常通過(guò)黃土剖面、冰芯、飽粉等地學(xué)數(shù)據(jù)分析勾畫環(huán)境變化。12日，記者從中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所獲悉，該所甘肅省寒區(qū)旱區(qū)逆境生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬小飛團(tuán)隊(duì)首次從植物分子譜系地理角度，利用分子鐘測(cè)定一定的時(shí)間內(nèi)，DNA突變的速度，回溯氣候變化對(duì)植物基因組的影響。揭示了青藏高原的沙漠化可能始于110萬(wàn)年左右，早于先前的風(fēng)塵記錄。為亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)沙漠化進(jìn)程提供了首個(gè)植被分子數(shù)據(jù)。該成果5月23日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》。

　　據(jù)介紹，沙米廣泛分布于我國(guó)北方干旱半干旱區(qū)流動(dòng)沙丘，是第一個(gè)入侵到該區(qū)域的一年生先鋒植物，對(duì)氣候變化響應(yīng)速度快，是很好的固沙植物。《本草綱目拾遺》中記載——“沙蓬米，凡沙地皆有之，鄂爾多斯所產(chǎn)尤多。枝葉叢生如蓬，米似胡麻而小。作為粥，滑膩可食；成為末，可充餅茶湯之需。”在甘肅武威、民勤等沙漠邊緣，常見沙米蹤跡，成熟的沙米呈黑褐色，扁圓形，直徑與小米類似，糖分更低，蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸高，口感與芝麻類似。

　　從2013年開始，馬小飛團(tuán)隊(duì)對(duì)沙米的現(xiàn)存分布區(qū)展開全面調(diào)查，采集了包括塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、庫(kù)姆塔格沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、柴達(dá)木盆地等典型沙化土地區(qū)域的46個(gè)群體共188個(gè)沙米樣本，利用5個(gè)葉綠體基因片段和一個(gè)核基因片段的序列變異，構(gòu)建了沙米的譜系結(jié)構(gòu)，并成功模擬了其群體動(dòng)態(tài)歷史和不同時(shí)期的分布區(qū)變化。

　　研究結(jié)果表明：大約在160萬(wàn)年前，沙米起源于古爾班通古特沙漠，經(jīng)過(guò)幾次冰期、亞洲內(nèi)部干旱化加劇，沙米曾經(jīng)3次大范圍遷徙“定居”，擴(kuò)散至其他沙漠及沙地，形成現(xiàn)在的分布格局。與其他區(qū)域的種群相比，處于季風(fēng)區(qū)的沙米有效群體的快速增長(zhǎng)，印證了季風(fēng)氣候能顯著驅(qū)動(dòng)荒漠植物快速進(jìn)化。分子譜系還揭示了青藏高原的沙漠化可能始于110萬(wàn)年左右，早于先前的風(fēng)塵記錄。在全球變暖背景下，沙米的潛在分布區(qū)將向亞洲高緯度區(qū)域擴(kuò)張，青藏高原也存在沙漠化的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

　　馬小飛表示，該研究不僅為理解沙漠生態(tài)系統(tǒng)對(duì)季風(fēng)氣候的響應(yīng)提供了新的分子數(shù)據(jù)支持和解析角度，還為選育應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的“未來(lái)作物”——沙米提供了生態(tài)適應(yīng)性潛力和種質(zhì)資源評(píng)估。目前，研究小組正在通過(guò)重離子輻照誘變、化學(xué)誘變等手段對(duì)沙米進(jìn)行馴化，以培育適應(yīng)沙地、黃土地種植的新型農(nóng)作物。該研究項(xiàng)目受到中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。