科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演，为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚，但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题，即降低碳排放，避免气候变化速度过快，才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物，因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻，气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日，生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文，揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示：“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力，为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚，礁体上的“拓荒者”
长期以来，珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注，关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物，还是植物？
事实上，珊瑚是动物，是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓，是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量，保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻，就会饿肚子，最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系，不仅关乎珊瑚的生存，也是科研人员研究的重点。此次研究中，黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊，是‘先锋物种’，这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候，‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样，率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示，“因为发育快，繁殖能力强等原因，一旦有新的合适生存环境出现，孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境，并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象，另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍，在自然界，生物对环境的适应有两种不同类型：一种类型称作表型可塑性适应，即生物的生理过程是弹性可变的，生物通过调整机能适应环境变化；另一种类型称作进化适应(又称遗传适应)，即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选，最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究，是因为对这种适应类型的研究时间周期较短，容易捕获研究结果，显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精，幼体在母体内发育，发育成为幼虫之后，再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右，是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验，揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里，一排排灯光格外显眼。光线照射下，颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外，珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统，将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后，珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度，并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫，正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中，科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后，孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响，不仅光合作用降低，还发生了白化现象。可是，驯化组子代幼虫的表现却不一样，与对照组子代幼虫相比，经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温，其最适生存温度有了明显提升，对高温的适应性得到了增强。江雷表示：“这说明，仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据，尚不足以得出定论。接下来，科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合，证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后，是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示，在驯化之后，幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大，对高温的适应能力也更好。与此同时，幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着，幼虫能在获得更多营养物质的同时，支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说，可谓是大有裨益。”江雷表示，处于浮游阶段的幼虫，能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少，幼虫的能量储备就会更加充足，也会利于其生存。
此次研究中，科研人员还发现，驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调，与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量，提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下，我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径？
“在气候变化越发明显的当下，每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示，在未来，野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国，珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势，我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚，并将它们移植到实验室进行选育扩繁，最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚，也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示，在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处，却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定，水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍，截至目前，南海海洋研究所共建设了40亩苗圃，一年可产出约7万株珊瑚苗；还建设了300亩的修复区，扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前，科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚，但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示，科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径，而解决根源问题，即降低碳排放，避免气候变化速度过快，才能更好地保护珊瑚。
四川：绿色高效山地农业赋能乡村振兴******
中新网成都11月27日电 (单鹏)初冬时节，四川广元昭化区昭化镇的猕猴桃进入越冬管理期。在昭化镇朝阳村“省四星级现代农业园区”里，一株株猕猴桃树的树干被涂白剂“刷白”，工人三三两两修剪树枝。近来朝阳村村民居太高每天都要下地转一转，“把越冬管理做好了，来年才会有好收成。”他说。
广元是世界红心猕猴桃发源地和最大生产基地，但几年前，坐落在群山之间的朝阳村却是个“另类”。由于缺乏发展规划，该村土地零散，大部分土地以传统农作物种植为主，部分还是荒山和杂木林。“2017年我们来到当地支持山地农业发展，针对朝阳村做了详细规划，论证到底该发展什么产业、如何布局生产，最终确定在中低海拔区(500-700米)重点发展猕猴桃种植，稍高海拔区(700-900米)以桃李产业为主。”四川省农业科学院园艺研究所副所长、研究员陈栋表示。
果树冬管技术培训会现场。 四川省农业科学院 供图经过几年培育，朝阳村成为当地猕猴桃、桃的重要产区之一，并带动了周边村镇的果树产业发展。从荒山到遍地果园，朝阳村的蜕变是四川山地农业发展的缩影。近年来，四川山地农业走出一条从增产到提质的绿色高质量发展之路：特色产业在四川盆周山区以及贫困地区逐步发展，西南山地主要作物优质高产高效技术体系逐渐形成，优质粮油、茶叶、特色水果、道地中药材、特色食用菌、高原蔬菜品种选育取得显著成效。
“种植猕猴桃和桃后，村里发生了翻天覆地的变化。”居太高说，随着收入提高，村里路宽了、环境美了，土坯房也变成了漂亮的小楼房，“朝阳村人均年收入从几千元提高到2万多元，越来越多的年轻人愿意返乡搞农业。”
作为在高山地域环境下形成的农业形态，山地农业地块多、面积小、分布零散，这意味着发展山地农业比平原地区面临更多挑战：不仅机械化、规模化种植难以施展拳脚，交通、用水、土质差也是难题。“发展山地农业，种植技术相对复杂，首先要根据当地的土壤、气候条件选择适合的品种，其次要因地制宜确定栽培模式，防治病虫害、加强土肥水管理。在无法大规模机械化的条件下，局部只能尝试使用小型机械，比如小型割草机、移动式喷药机或移动液压施肥枪等。”陈栋表示。
“红心猕猴桃的主要问题是抗溃疡病能力弱，在山地条件下，高海拔导致的低温以及多雨环境会提高溃疡病的发病率。”据四川省农业科学院园艺研究所研究员涂美艳介绍，溃疡病是一种细菌性病害，具有隐蔽性、暴发性、毁灭性的特点，“我们在园区内不仅引进示范了不同类型猕猴桃优新品种，还和当地农业农村局共同示范应用了红心猕猴桃避雨设施栽培技术，设计了不同类型的避雨棚供种植户选择，还配套了智能水肥一体化设施，探索并推广了果粮套作模式，很好地预防了溃疡病的发生。”
四川有较多的山地和丘陵，发展山地农业对推动当地乡村振兴具有重要意义。谈及四川山地农业下一步发展时，四川省农业科学院党委书记吕火明表示，将围绕粮食安全发展好小麦、水稻、玉米等粮食作物，同时关注林下产品、功能性农产品、养殖等产业发展。同时将因地制宜关注产业多样化，发展适合山区的特色产业，开发农旅产品，推动农旅融合，“总的目标是通过发展山地农业带动乡村振兴。”
“在山地农业国际交流方面，我们与泰国、越南、老挝等东南亚国家以及阿根廷布宜诺斯艾利斯省加强交流、开展紧密合作。”吕火明表示，将进一步加快国外先进科技技术成果引进，为四川山地农业现代化注入强劲动力，还将推动自主科研成果“走出去”，提高四川农业科技的国际影响力。(完)
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