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。
培养强农兴农人才 把“金种子”撒在祖国大地******
【奋进新征程 建功新时代·深入学习贯彻党的二十大精神·西北农林科技大学】
培养强农兴农人才 把“金种子”撒在祖国大地
——西北农林科技大学深入学习贯彻党的二十大精神
光明日报记者 张哲浩 杨永林 李洁 光明日报通讯员 王学锋 张鹏
“党的二十大报告把教育、科技、人才进行‘三位一体’统筹安排、一体部署,明确坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动。这既是理论和实践上的创新,更是我们在发展过程中对建设中国式现代化规律性的认识和把握。”近日,西北农林科技大学党委书记、学校党的二十大精神宣讲团团长李兴旺以“开启光荣和梦想的远征,书写青春和奋斗的华章”为题,为青年学生宣讲党的二十大精神。
西北农林科技大学坚持以党的二十大精神为指引和遵循,不断增强为党育人、为国育才的信心决心和能力水平,努力培养更多卓越农林人才,勇担强农兴农光荣使命,在全面推进乡村振兴的征程中接续奋斗,在深度融入和主动服务国家战略中加快建设中国特色世界一流农业大学,为实现农业农村现代化培育更多“金种子”。
西北农林科技大学学生在果园调试苹果双臂采摘设备。靳军摄/光明图片
在深研细悟中坚定理想信念
10月16日,中国共产党第二十次全国代表大会在北京人民大会堂隆重开幕。校领导、各部(处、室)负责人及学校33个基层党委(党总支)理论学习中心组成员、党支部书记、党员、师生和党外人士于当天上午集中收看了开幕会,全体师生备受鼓舞、十分振奋、反响热烈。
学习贯彻党的二十大精神,既要整体把握、全面系统,又要突出重点、抓住关键。连日来,校党委突出农林高校办学特点、学科特色和使命任务,制定了按章节分步骤推进的学习计划,用5周时间分阶段原原本本、持续深入学习,掀起学习贯彻的热潮。
校党委第一时间召开党的二十大精神传达学习会议,印发学习贯彻文件,校领导带头宣讲巡讲,依托校党委常委会(扩大)会议、党委理论学习中心组学习和师生政治理论学习,扎实推动习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神入脑入心、学以致用。
全体党员认真学习《中国共产党章程(修正案)》,深刻领悟党章修正案的核心要义。各级党团组织把党的二十大精神纳入“三会一课”、主题党团日,积极开展多形式、分层次、全覆盖的学习宣传。
在学校东南窑文化展室里,中国工程院院士、旱区作物逆境生物学国家重点实验室主任康振生为支部党员讲授学习党的二十大精神专题党课。他指出,作为一名党员和农业科技工作者,要持续聚焦小麦重大病害绿色防控科学和技术问题,攻坚克难、不懈奋斗,努力在保障国家粮食安全上作出更大贡献。
在广大青年学生层面,学校党团组织重点聚焦学生党员、学生团员、青马骨干、研究生骨干等,推动党的二十大精神入脑入心。参加“鸿鹄计划”领导力训练营的研究生骨干王绍强表示,要矢志成为有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,为“三农”事业增添青春力量。
广大党员干部、师生在学习中提升了站位,在交流中凝聚了共识。大家深刻认识到党的二十大关于粮食安全、生态文明、乡村振兴、健康中国、人才强国等重大部署带来的发展机遇,提高了立足新发展阶段、贯彻新发展理念、服务构建新发展格局的思想自觉和行动自觉。
西北农林科技大学校园景色。张佳奎摄/光明图片
在学习宣传全覆盖中强化育人育才使命
学校党委把学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神作为当前理论武装工作的重中之重。打造“宣讲+培训+育人”理论宣讲品牌。成立党的二十大精神宣讲团,构建校党委统一领导、党委宣传部统筹组织、各单位深度参与、覆盖全体师生员工的“大宣讲”格局。全体校领导率先垂范,为师生宣讲党的二十大精神,开展联学导学。各二级党组织负责同志积极指导督促本单位学习,推动党的二十大精神深入人心。
将党的二十大精神作为今后一个时期学习的重要内容分批分期进行系统培训。学校组织开展第五期高层次人才研修班、第八期中青年干部专题培训班,开展了校史校情、人才安全、乡村振兴、未来农业与共同富裕教育实践活动,赴浙江嘉兴南湖、安吉余村实地感悟“红船精神”和“两山”理念。
学校将党的二十大精神融入人才培养全过程,持续推进习近平新时代中国特色社会主义思想进教材、进课堂、进头脑。“从13名代表到现在9600多万名党员,中国共产党人筚路蓝缕,久经考验而不忘初心使命。”在中国近现代史纲要课堂上,马克思主义学院教师赵星宇将党的二十大精神同党史有机结合,为学生带来生动的一课。
在学校公益法律服务团的基础上,学校成立了“法治小院”,组织师生积极开展法治进社区、进企业、进校园活动,深入宣传习近平法治思想并做好法律咨询工作。
以学习贯彻党的二十大精神为根本遵循,把就业作为战略工作,学校召开2023届毕业生就业工作专题会,实施“招培就”一体化工程,切实守好学生就业的“幸福线”。
充分发挥哲学社会科学学科优势,全方位、多角度解读好党的二十大精神。学校马克思主义“三农”理论研究中心系统研究党的二十大报告中关于“三农”工作的重要论述,为深入学习贯彻党的二十大精神提供有力的学理支撑。
在全面推进乡村振兴中贡献力量
党的二十大报告指出,全面建设社会主义现代化国家,最艰巨最繁重的任务仍然在农村。
一分部署,九分落实;空谈误国,实干兴邦。为了深度融入和服务国家战略,校党委紧扣党的二十大精神组织学习,围绕“两个确立”的决定性意义、贯彻新发展理念、贯彻党的教育方针、打造旱区农业国家战略科技力量、服务农业农村现代化、实施人才强校战略等7个方面开展专题研讨,把学校的办学特色和优势融入以中国式现代化推进中华民族伟大复兴中去谋划、去推进、去落实,找准工作切入点、着力点、结合点,进一步坚定扎根西部、创建中国特色世界一流农业大学的信心和决心。
在课堂上、田野里,在乡村振兴主战场,学校师生接续奋斗,坚持服务国家战略,不断提升服务农业农村现代化能力,用实干践行党的二十大精神。
“果园树形还需要进一步规范,近期秋肥要跟上。”在陕西省延安市安塞区高桥镇南沟村果园里,国家苹果产业技术体系首席专家、西北农林科技大学园艺学院教授马锋旺正在现场指导。
党的二十大闭幕后,习近平总书记来到陕西省延安市考察。学校及时召开党委常委会议集体学习贯彻习近平总书记在延安考察重要讲话精神,并召开推进苹果产业高质量发展座谈会,将总书记的嘱托转化为持续推动苹果产业高质量发展的实际行动。
学校组团专程赴延安调研苹果产业高质量发展和乡村振兴,实地走访当地苹果园,围绕提质增效、水肥一体化、节水灌溉、矮化密植栽培、装备智能化信息化、自然灾害预防、品牌建设等开展座谈交流和现场指导。
“延安农业产业发展拥有浓厚的西农情结,农产品蕴含着强大的西农基因。”谈到学校对延安苹果产业作出的积极贡献,延安市副市长魏延安表示。
2015年以来,西北农林科技大学相继选育出“瑞阳”“瑞雪”“秦脆”“秦蜜”“瑞香红”等优良新品种,受到群众广泛喜爱。光是今年,5亩“秦脆”就为延安市洛川县石头镇背固村果农崔卫东带来了18万元的收入。
西北农林科技大学校长吴普特表示,党的二十大关于实施科教兴国战略、全面推进乡村振兴、保障粮食安全、推动绿色发展等新部署,为涉农高校发展提出新的更高要求、带来重大发展机遇。全校上下将进一步坚定扎根西部大地建设中国特色世界一流农业大学的信心和决心,聚焦国家战略需求和经济社会发展需要,为全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标贡献“西农力量”。
《光明日报》( 2022年12月21日 05版)