特徵生物標誌物萜類化合物具有指示生態系統和植被多樣性的潛力。為理解和應用萜類生物標誌物,需通過普查、鑑定和分析工作,明確不同生態系統中現代植物和表土中萜類化合物分布特徵及其對應關係。
中國科學院青藏高原研究所新生代環境團隊、中科院青藏高原地球科學卓越創新中心副研究員白豔與陝西科技大學化學與化工學院天然產物穩定同位素組學團隊博士周友平合作,選取青藏高原周緣兩個具有明顯垂直地帶性的高度斷面,對其土壤和植被中的萜類化合物進行分析。研究區包括屬於溫帶季風氣候、生態多樣性豐富的青藏高原東部貢嘎山東坡斷面(海拔1230 m至4500 m)(圖1),以及青藏高原北部山地沙漠區域西崑侖山北坡斷面(海拔1300 m至5050 m)。該地區的主要植被由草甸和高山草原組成(圖2)。
研究團隊在貢嘎山表土中檢測到46種萜類化合物,主要為蒲公英烷、齊墩果烷、木栓烷、烏散烷、羽扇烷、穀氨酸和羊毛甾烷系列等(圖3-4),包含幾乎所有萜類化合物,與生態多樣性豐富的上覆植被一致。但是在乾旱的西崑侖山,僅發現以蒲公英烷系列為主的7種多環三萜化合物,說明萜類化合物的多樣性在一定程度上反映出上覆植被的生態多樣性。在貢嘎山表土中,還發現較不常見的三萜類化合物,並整理出涉及到的三萜類化合物質譜圖。通過與斷面內的垂直地帶差異相對應,不同海拔的表土具有不同的萜類化合物組合特徵,可能反映研究樣帶的垂直海拔氣候梯度決定的植被分布格局,有望成為青藏高原古植被和古氣候研究的新特徵指標,也為重建青藏高原古植被以及應用沉積物中萜類化合物降解產物提供參考。
相關研究成果以Terpenoids in surface soils from different ecosystems on the Tibetan Plateau為題,發表在Organic Geochemistry上。白豔為論文第一作者,青藏高原所碩士研究生陳清虎為論文第二作者,白豔和周友平為論文共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金面上項目、中科院A類戰略性先導科技專項「泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設」和第二次青藏高原綜合科學考察研究的支持。
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圖1.貢嘎山東坡垂直植被分區及氣候條件。MAT=年平均溫度;MAP=年平均降水量;MAPE=年平均潛在蒸發量;黑點為採樣點位置
圖2.崑崙山北坡植被垂直分帶及氣候條件。右圖海拔為4550米,黑點為採樣點位置
圖3.A:該研究中確定的三萜類化合物的結構圖;B:在EI電離模式下三萜的碎裂模式
圖4.(a)從土壤樣品G8(3776 m asl)分離出的部分三萜衍生物的總離子色譜圖和(b)部分m/z 177+191+204+218+274提取離子圖,及其質譜圖(附結構式及其可能的斷裂方式)
【來源:青藏高原研究所】
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