沉积植物古DNA技术在古植被重建中的应用

近些年基因测序技术的大量应用为沉积物中植物古DNA的分析提供了技术支撑,将古植被重建的技术发展到了分子层面。国内外相关研究表明,来源于沉积体系中的沉积植物古DNA(Sediment plant ancient DNA,aDNA)可作为古植被重建的有效工具。从技术基础理论、文献计量统计、发展应用及实验操作几个方面对沉积植物aDNA技术进行了全面的介绍。沉积aDNA技术在植物群落分析上是一个新的补充方法,它可以提供更高的分辨率以及更精确的丰度估算,然而在实验体系及数据库方面还需要不断完善成熟,其在未来将成为古植被重建重要的辅助技术手段。

沉积植物古DNA在第四纪植被重建中的应用

沉积植物古DNA是分析古植被信息的前沿手段,可以从分子生物学视角为古植被和古环境重建提供更开阔的视野。分析了沉积植物古DNA保存的主要影响因素;概述了沉积植物古DNA分析流程;综述了沉积植物古DNA在重建植物群落动态演变过程、气候与环境变化以及生态演化对人类活动的响应等领域的相关研究进展,沉积植物古DNA分析通过提供快速和高分辨率的古植物物种信息,能够重建植物群落演变过程,定量、半定量重建古气候,并探究人类农牧活动对生态系统的影响。未来的研究中应该构建更加完善的植物物种DNA分类参考数据库,加强沉积植物古DNA分子的埋藏学研究,推广其在第四纪古环境研究中的应用,同时构建多指标记录以获得更完整的古生态信息。沉积植物古DNA将在古植被与气候变化以及人类活动关系研究中发挥更广泛的作用。

湖泊沉积植物古DNA的现代过程

对植被历史变化过程的研究是理解现代植被组成、分布及其对全球变化响应的基础。近年来,随着分子古生态学的发展,分析沉积介质中的陆生植物古DNA信号,以研究植被及植物多样性演变的历史过程正在成为研究热点,湖泊沉积植物古DNA已成为古植被和古生态学研究的成熟代用指标。然而与第四纪孢粉分析相比较,湖泊沉积植物古DNA的现代过程依然不明确,成为其进一步发展和应用的限制因素。基于此,该文综述了湖泊沉积植物古DNA技术研究进展,尝试阐明湖泊沉积植物古DNA的现代过程,包括植物DNA的来源、沉积和保存过程及其影响因素,以及植物DNA与现代植被的关系等。已有研究表明,湖泊沉积植物古DNA主要来自湖泊周边或流域范围,其丰度和组成除受到源植物生物量的影响外,同样受到沉积物的搬运和沉积过程中DNA降解作用、土壤以及沉积物中颗粒的吸附过程和稀释作用等因素的影响。湖泊沉积物中植物DNA的保存则主要受到微生物活动、湖水的化学性质(电导率和pH值)、湖泊深度、沉积物组成等一系列生物与非生物因素的共同影响。湖泊沉积植物古DNA可以揭示其沉积时代的植物群落类型以及气候环境信息,但目前并不能够用来定量重建古植被变化过程。鉴于湖泊沉积植物古DNA现代过程的复杂性,对研究结果的解释要格外小心。与孢粉分析相比,湖泊沉积植物古DNA研究仍处于起步阶段,但随着分子生物技术的进步、实验设计的优化、物种条形码的扩充及参考数据库的完善等,以DNA宏条形码和宏基因组学为主要技术手段的植物古DNA技术,必将推动我国植物古生态研究的进一步发展。