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時間:2019-08-25 23:30:03  來源:   作者:  編輯:李婧  瀏覽量:

2019822日,國際學術期刊Frontiers in Plant ScienceSCI, IF: 4.106在線發表了欧洲杯买球官网王燦博士等人撰寫的學術論文“Bulliform Phytolith Size of Rice and Its Correlation With Hydrothermal Environment: A Preliminary Morphological Study on Species in Southern China” (水稻扇型植硅體大小及其與水熱環境的關系:基于中國南方稻種的初步形態學研究)。

水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的糧食作物之一,養活了全球一半以上的人口,與人類生存和文明發展具有十分密切的聯系。因此,水稻在何時何地以及如何被馴化,一直是學術界關注的熱點問題。近十年來,通過水稻谷粒、小穗軸和植硅體的形態學分析以及考古水稻遺存的古DNA分析等手段,學界在水稻馴化歷史的研究中取得許多新進展。在先前的研究中,水稻扇型植硅體大小通常被用作指示水稻馴化狀態和過程的指標,一方面因為其產量大并在地層中含量豐富,另一方面因為其形態受基因控制,可能在馴化過程中由于基因變異呈現出增大趨勢。因此,有學者推測馴化稻通常具有比野生稻更大的扇型植硅體。然而,這一假設仍缺少現代水稻扇型植硅體的形態測量學證據支持,需要進一步驗證其真實性。另外,水稻的生長環境如氣候和干濕狀況是否以及如何影響扇型植硅體的大小依然是不清楚的。

王燦及其合作者在武漢華中農大水稻試驗田、湖南茶陵、江西東鄉等中國南方地區11處地點采集了6種馴化稻(Oryza sativa),16種普通野生稻(Oryza rufipogon),1種藥用野生稻(Oryza officinalis)和1種疣粒野生稻(Oryza meyeriana)樣品,通過濕式灰化法提取水稻葉片中的扇型植硅體,利用高倍光學顯微鏡進行觀察和拍照,然后通過圖像分析軟件獲取扇型植硅體的縱長(VL)和橫長(HL)數據進行形態測量對比、判別分析以及與氣候要素的相關分析。


研究發現,馴化稻和野生稻扇型植硅體的形態測量數據存在重疊,在統計學上的差異不顯著(四個稻種僅36.7%的判別正確率),因此不能作為區分馴化稻和野生稻的統計指標。在鑒定水稻遺存野生和馴化性質時,扇型植硅體大小僅可作為輔助而非決定性證據。

此外,研究還發現,水稻扇型植硅體大小與生長地年均溫度(MAT)、年均降水量(MAP)、一月均溫(MT1)、相對濕度(HHH)等氣候要素具有顯著的正相關關系,而且生長于較濕潤生境的水稻產生的扇型植硅體往往較大。也就是說,較大的水稻扇型植硅體更多出現在具有較高溫度、降水量和較濕的生境中,說明除馴化外,水熱環境也是影響水稻扇型植硅體大小的因素之一。而在武漢華中農大試驗田相同的氣候條件和水環境下,種植的馴化稻相對于野生稻具有更大的扇型植硅體,這一現象值得進一步研究。在未來的考古學研究中,如果繼續利用扇型植硅體增大趨勢揭示水稻馴化過程,需要預先排除水熱條件等環境因素的影響。

綜上,馴化稻和野生稻扇型植硅體的形態測量數據沒有截然分明的分布區間,不能建立定量鑒定標準;馴化可能會使扇型植硅體增大,但扇型植硅體的增大并不一定來自馴化,也可能由環境因素造成,在利用考古遺存追蹤水稻馴化過程時要慎重使用扇型植硅體大小這一指標。

本文合作者包括中國科學院地質與地球物理研究所呂厚遠研究員(共同通訊作者)、張健平副研究員,中國科學院南京地質古生物研究所毛禮米研究員,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所葛勇博士。該研究得到了國家自然科學基金(41701233, 41830322, 41430103)、中國科學院戰略性先導科技專項(XDB26000000)與河北省教育廳青年拔尖人才計劃項目(BJ2018118)的共同資助。

Frontiers in Plant Science為英文植物學專業期刊,致力于發表全球前沿植物學及相關交叉學科的研究成果,具有較大的學術影響力(JCR分區:Q1,中科院SCI期刊分區:生物2區)。這是欧洲杯买球官网首次在該期刊發表文章。

文章鏈接:http://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2019.01037/full.


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