不同類型的小穗及其苞片 (葛勇 供圖)

小穗中常見的植硅體類型(葛勇 供圖)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：2020年2月20日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Frontiers in Plant Science（SCI,黍亞穗植 IF: 4.106）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所高星研究團(tuán)隊(duì)葛勇博士等撰寫的學(xué)術(shù)論文“Phytoliths in Inflorescence Bracts: Preliminary Results of an Investigation on Common Panicoideae Plants in China”（中國(guó)黍亞科植物小穗植硅體的初步研究）。 
禾本科植物小穗植硅體的科植研究極大推動(dòng)了植硅體分類學(xué)及考古學(xué)方面的應(yīng)用，然而由于目前的硅體研究主要集中于幾種主要的農(nóng)作物，已經(jīng)發(fā)表的步研植硅體鑒定標(biāo)準(zhǔn)是否可靠，鑒定的中國(guó)精度到底如何仍未完全詳明。為了促進(jìn)小穗植硅體鑒定標(biāo)準(zhǔn)的黍亞穗植進(jìn)一步完善，特別是科植在以黍粟等旱作作物為主的農(nóng)業(yè)考古方面的應(yīng)用，本文針對(duì)38種黍亞科（禾本科）植物的硅體小穗植硅體進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，其樣品涵蓋了常見的步研作物、作物的中國(guó)野生親緣種、雜糧（救荒）作物和田間雜草。黍亞穗植在對(duì)每一個(gè)樣品進(jìn)行系統(tǒng)的科植解剖基礎(chǔ)上，對(duì)小穗的硅體每一個(gè)苞片（包括總苞、第一穎、步研第二穎、外稃和內(nèi)稃）進(jìn)行單獨(dú)處理，對(duì)其中產(chǎn)生的植硅體類型進(jìn)行原位觀察和分析，總結(jié)了不同苞片類型產(chǎn)生植硅體的規(guī)律，并且提出了可以用于屬一級(jí)分類的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。 
研究發(fā)現(xiàn)，黍亞科中稃片產(chǎn)生的特殊類型植硅體：具有分枝狀結(jié)構(gòu)的稃片植硅體（即黍、粟、稗的Ω、和β這一稃片類型植硅體，在本文中統(tǒng)一命名為Interdigitating，這一名稱涵蓋了所有這一類型的植硅體）具有更高的分類能力。通過對(duì)Interdigitating這一類型植硅體的特征進(jìn)行分解，研究人員一共獲得4個(gè)有效的形態(tài)特征，分別是：主體的形狀（main body），乳突的形態(tài)（papillae），兩側(cè)分支的形態(tài)（undulation）以及兩端交接部位的形態(tài)（connection），利用這4個(gè)形態(tài)特征及其測(cè)量指標(biāo)，能夠從形態(tài)和形態(tài)參數(shù)兩方面有效的區(qū)分黍、粟、稗、狗尾草、求米草、雀稗和馬唐屬的植物。 
研究還發(fā)現(xiàn)，薏苡的外殼中含有大量的植硅體，這些植硅體互相鏈接在一起組成厚層的硅質(zhì)外殼（involucre phytolith layer），然而具有堅(jiān)硬外殼的薏苡（通常用于裝飾）和較脆弱外殼的薏苡（通常用以當(dāng)做糧食）其外殼中產(chǎn)生不同類型的植硅體：堅(jiān)硬外殼的薏苡（裝飾用）中植硅體形態(tài)一致，為具有瘤狀突起的不規(guī)則球形（Blocky amoeboid），這些植硅體之間鏈接緊密，組成了堅(jiān)硬不易碎的外殼（需要用錘砸開）；較脆弱外殼的薏苡（食用）中植硅體則為常見的啞鈴型和棒型的組合，雖然有些植硅體形態(tài)因?yàn)閿D壓而變形，但這些植硅體之間的鏈接并不堅(jiān)固，因此表現(xiàn)出外殼較脆弱（用手指即可碾碎）。由于外殼的硬度是薏苡馴化的一個(gè)重要指標(biāo)，研究認(rèn)為薏苡外殼中植硅體的這種差異能夠應(yīng)用于探討薏苡的馴化過程。
基于本文的研究材料，研究人員認(rèn)為小穗中的植硅體產(chǎn)生可能受到了基因及分子調(diào)控的影響，體現(xiàn)了植物育種過程中的一種防御機(jī)制；同時(shí)此次研究認(rèn)為，基于現(xiàn)有的研究材料，利用小穗中植硅體進(jìn)行屬一級(jí)的分類較為可靠，未來采集更多樣品進(jìn)行深入的研究可能能夠提供組（section，屬以下種以上的一個(gè)分類單元）或者種一級(jí)的分類標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而促進(jìn)小穗植硅體鑒定標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善。 
本研究在新發(fā)表的植硅體命名規(guī)則基礎(chǔ)上對(duì)涉及到的植硅體類型進(jìn)行了重新的修訂和命名，為后續(xù)研究中植硅體的命名提供了參照；基于現(xiàn)有材料，研究人員提出了基于形態(tài)和形態(tài)參數(shù)的黍亞科小穗植硅體的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并且發(fā)現(xiàn)了可能用于探討薏苡馴化的植硅體特征，這些方面的研究能夠?yàn)闇?zhǔn)確識(shí)別植物種類、復(fù)原植被類型、古人植物利用和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提供可靠的參考指標(biāo)。
本文合作者包括中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所呂厚遠(yuǎn)研究員（共同通訊作者）、張健平副研究員，山東大學(xué)歷史文化學(xué)院王燦博士和中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所高星研究員。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（41802021, 41830322和41430103）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB26000000）與博士后科學(xué)基金（2018M641480）的共同資助。 
Frontiers in Plant Science為英文植物學(xué)專業(yè)期刊，致力于發(fā)表全球前沿植物學(xué)及相關(guān)交叉學(xué)科的研究成果，具有較大的學(xué)術(shù)影響力（JCR分區(qū)：Q1，中科院SCI期刊分區(qū)：生物2區(qū)）。 

(責(zé)任編輯：焦點(diǎn))