原標題：測年技術：重建10萬年間水稻從野生到馴化演化史

來源：科技日報

原標題：測年技術：重建10萬年間水稻從野生到馴化演化史

來源：科技日報

◎本報記者 王延斌 通訊員 謝成才

作為世界三大主糧之一，水稻何時被人類采集利用？從野生到馴化的過程是怎樣的？如今，科技手段的深度介入能讓10萬年前的水稻遺存“說話”，為上述問題提供答案。

近日，臨沂大學資源環境學院教授于祿鵬團隊與中國科學院地質與地球物理研究所、浙江省文物考古研究所等13個單位的研究人員在國際期刊《科學》上發文，揭示10萬年間水稻從野生到馴化的演化史。

論文共同通訊作者于祿鵬告訴科技日報記者，科研人員利用浙江上山文化遺址中的水稻植硅體證據，結合沉積物的光釋光等測年技術，重建10萬年間水稻從野生到馴化的演化過程。

采用光釋光技術

植硅體被稱為植物的“結石”，是指高等植物從地下水中吸取可溶性二氧化硅后，在其細胞內或細胞外部位置沉淀所形成的非晶態水合二氧化硅顆粒。

在對水稻遺存的研究中，光釋光測年技術大顯身手。光釋光測年常用于測定沉積物經日光照射后被埋藏的年代，其測年范圍覆蓋幾十年至幾十萬年。臨沂大學釋光年代學實驗室實驗員王昌盛介紹，礦物晶體在埋藏過程中，從環境中接受輻射并儲存能量，這些能量在被光或熱激發后以光電子的形式釋放出來，這種現象就叫釋光現象。其發光量主要由埋藏時間和環境輻射強度決定，通過加熱釋放光的方式被稱為熱釋光，通過光照釋放光的方式被稱為光釋光。

對沉積物進行光釋光測年的流程非常嚴格。第一步是提取純凈的石英樣本。科研人員在考古現場使用鋼管采集沉積物樣本，并在避光條件下帶回。為避免樣品中的信號被破壞，需在紅光暗室處理和測試樣本。首先，使用鹽酸去除碳酸鹽，再用雙氧水去除有機質，留下各種礦物成分。接著，篩選出測試所需的粒徑范圍，并利用重液浮選技術，選取密度為2.62—2.70克/立方厘米的石英顆粒。最后，經過氫氟酸刻蝕表面、鹽酸溶解氟化物以及篩除細小顆粒的步驟，最終獲得純凈的石英樣本。

第二步是在實驗室進行測試。在臨沂大學釋光年代學實驗室里，科研人員將石英置于測片上，用儀器進行測試。儀器通過光激發晶體中儲存的天然釋光信號，隨后使用放射源對石英施加不同輻射劑量，再次激發釋光信號。這樣，科研人員能獲得信號與輻射劑量之間的函數關系，進而計算出石英在埋藏過程中儲存的天然信號所代表的輻射劑量，即古劑量。最后，結合沉積物中放射元素的含量、地理位置以及含水量等參數，科研人員能計算出每年石英可以吸收的輻射劑量，即年劑量率。臨沂大學釋光年代學實驗室工程師安萍解釋說：“用古劑量除以年劑量率，就能得出埋藏時間，也就是沉積物的年代。”

測水稻真實“年齡”

“在我國南方的考古遺址中，由于濕熱的氣候條件，含碳物質難以保存，因此難以從中找到進行碳14測年的合適材料。”于祿鵬介紹，隨著釋光測年技術的發展及廣泛應用，大量遺址的年代學問題被解決。

不過，臨沂大學釋光年代學實驗室對水稻植硅體的測年工作并非一帆風順，如何選擇含有植硅體的沉積物就是個難題。鉀長石是一種在地質過程中常見的礦物，具有相對穩定的化學性質，常被用作光釋光測年的材料。但對臨沂大學的科研人員而言，鉀長石并非開展水稻植硅體測年工作的理想材料。于祿鵬說，南方紅土中普遍存在的風化作用導致鉀長石含量極低，這意味著測年尺度可能受限。而且，考古遺址中的地層擾動導致不同年代的土混雜在一起，增加了測年工作的難度。“如果缺乏足夠經驗，沒有通過各種嘗試來選擇正確方法，很可能無法得到準確結果，從而與重要發現失之交臂。”于祿鵬說。

幸運的是，雖然考古遺址的鉀長石基本已風化殆盡，但石英卻展現出替代材料的優勢，能檢測到廣泛的年代范圍，保證了10萬年研究框架的建立。于祿鵬介紹，考古遺址中的石英很“亮”，在吸收同等輻射劑量情況下能發出更多光信號，這意味著研究人員可以對單個顆粒或少數幾個顆粒的石英進行精確的年代測試。利用單顆粒技術，研究人員成功區分出混雜在一起的不同年代的顆粒，有效解決了地層擾動帶來的問題，準確測定了關鍵層位的年代，從而測出水稻的真實“年齡”。

臨沂大學釋光年代學實驗室目前已獨立開展或與多家研究單位合作，在《科學》《第四紀科學評論》《地球科學前沿》等國際期刊發表研究論文。于祿鵬說，實驗室以豐富經驗、可靠數據贏得了廣泛認可，未來將繼續深化研究、拓展合作領域，又好又快為合作方解決年代學問題。

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