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。

夯实粮食安全根基******

　　光明日报记者 陈晨

　　寒冬时节，山东省东营市东营区文汇街道王营村党群服务中心“党员驿站”一点儿也不冷清。因为要连线省农科院水稻专家，种植户们早早聚在这里。“今年，我们合作社的水稻要扩种700亩，得选好品种、用好技术种好粮，打响黄河口品牌，保证粮食稳产高产。”刚结束视频连线，东营区慧智农业专业合作社理事长王龙义信心十足地告诉记者。

　　在王营水稻种植基地，良种、良法、良机与良田有机结合，生产实现全程机械化。今年，合作社计划“小田变大田”，通过除埂、填沟，增加可耕种的土地面积，吸引更多种植能手投入水稻种植，加快新品种、新技术推广应用，努力提高粮食产量和种粮收益。

　　悠悠万事，吃饭为大。国家统计局公布的数据显示，2022年，全国粮食总产量达13730.6亿斤，比上年增加73.6亿斤，增长0.5%，连续8年站稳1.3万亿斤台阶。近日召开的中央经济工作会议和中央农村工作会议都提出，实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动。

　　“食为政首，粮安天下。我们要从继续推进高标准农田改造、扩大良种覆盖等方面综合施策，落实落细各项惠农措施。”文汇街道党工委书记隋长杰说，要把实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动融入到乡村振兴中，发挥好党支部领办合作社的引领示范作用，不断挖掘粮食增产潜力，更好地保障粮食安全。

　　【专家点评】

　　农业农村部农村经济研究中心主任金文成：

　　粮食安全是“国之大者”。2015年以来我国粮食产量连续8年稳定在1.3万亿斤以上。在国内资源、生态条件约束趋紧的背景下，粮食高位增产的难度越来越大。而随着我国城乡居民食物消费结构升级，粮食供需总量和结构性矛盾凸显。此外，当今世界处于百年未有之大变局，保障我国粮食安全刻不容缓。“实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”，是牢牢把握粮食安全主动权、确保粮食和重要农产品供给的重大战略安排，是我国实现中华民族伟大复兴、增强应对世界百年未有之大变局的底气所在。

　　提高粮食产能，必须以“提地力”为基础，抓住“科技增产”这个关键，把提高农业综合生产能力作为重大任务，全面落实藏粮于地、藏粮于技战略。一要保住耕地数量。落实耕地保护党政同责，严守18亿亩耕地红线，强化耕地非农用途管制，强化农业用途管控，落实好耕地利用优先序，确保耕地用于种粮的数量。二要提升耕地质量。下大气力加强耕地质量建设，大规模开展农田水利建设，大规模开展高标准农田建设，将永久基本农田全部建成高标准农田，全面增强农业抗灾减灾能力，实现粮食稳产高产。三要着力提高单产。在增产和减损上两头发力。深入实施种业振兴行动，打好种业翻身仗，突破种质创新、新品种选育、高效繁育等关键环节的核心技术，尽快培育一批具有重大应用前景和自主知识产权的突破性粮食优良品种。全面提高农机作业水平，促进良种良田良法配套、农机农艺农技融合，减少农机作业粮食损失；强化病虫害预测预报和统防统治，减少病虫害导致的粮食损失。稳步推进农业规模经营，大力发展以生产托管为主的农业专业化社会化服务，促进粮食生产节本增效增产提质。四要切实强化激励。着力调动和提升“两个积极性”。完善粮食主产区利益补偿机制，全面落实粮食安全党政同责，调动主产区抓粮积极性，让主产区抓粮经济上得实惠、政治上有待遇，多种粮、多打粮、多卖粮。健全种粮农民收益保障机制，构建价格、补贴、保险“三位一体”的扶持政策体系，调动农民种粮积极性，让农民种粮不吃亏，能获利、多得利。

　　《光明日报》（ 2023年01月05日 15版）