西藏、青海、新疆、甘肅、四川、云南，過去5年里，青藏高原上這6個省區(qū)留下了一群真菌“獵人”的足跡。他們克服高原反應(yīng)和各種挑戰(zhàn)，在 “世界屋脊”上采集到了19000余份菌物標(biāo)本，挖掘出許多小菌種中潛藏的大價值。
這些成果來自于青藏高原特色微生物資源與多樣性調(diào)查研究項目，它由中科院微生物所承擔(dān)，中科院青藏高原所、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、西藏自治區(qū)高原生物研究所、福建省農(nóng)科院等共同參與。“研究旨在揭示微生物資源總體情況，整合相關(guān)資源的收集、保藏、多樣性研究和共享利用。”微生物所研究員、中國菌物標(biāo)本館館長姚一建介紹。
“這有助于了解我國微生物資源的家底。”中科院院士莊文穎表示，“如果你不了解，別人可能在你不知道的情況下，抓一把土就把東西拿回去利用。”
聚焦特色性 涵蓋多樣性
青藏高原由于板塊碰撞造成的海拔急劇提升極大地促進(jìn)了生物的演化。“這里是研究生物多樣性的天然實驗場。”微生物所真菌學(xué)國家重點實驗室研究員蔡磊說。從2012年4月到2017年3月，合作團(tuán)隊先后有23支考察隊195人次對青藏高原6省區(qū)的142個市縣開展考察，其中羌塘、阿里和可可西里地區(qū)的24個縣為首次進(jìn)行微生物資源調(diào)查，共采集標(biāo)本約19100份，并對數(shù)十種特色菌種作了系統(tǒng)分析。
冬蟲夏草是青藏高原特有的珍稀藥用菌，但該菌的起源與演化歷史一直不清晰。研究團(tuán)隊考察分析后認(rèn)為，冬蟲夏草這一物種不同于其他蟲草物種，是青藏高原及周邊地區(qū)所特有的。“中國占其總資源的94.6%，主要分布在青海、西藏、四川、甘肅、云南、寧夏、貴州、陜西等地；而尼泊爾、印度、不丹、緬甸的加起來為5.4%。”姚一建介紹。
研究還預(yù)測，冬蟲夏草的生境將會隨氣候變化發(fā)生遷移，海拔上升、面積縮小。“到2070年，全球范圍內(nèi)的冬蟲夏草生境可能消失37%左右。”姚一建說。冬蟲夏草目前是國家二級保護(hù)物種，但其在我國相關(guān)分布區(qū)域僅有約15%處于國家自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，大范圍的民間采集嚴(yán)重?fù)p害其種群數(shù)量。他希望未來能進(jìn)一步采取保護(hù)措施。
拉格啤酒是全球生產(chǎn)和消費量最大的酒精飲料，其發(fā)酵菌——拉格啤酒酵母由釀酒酵母與真貝酵母野生種雜交而成。研究團(tuán)隊證明，青藏高原是真貝酵母的真正起源地。打破了歐美學(xué)者提出的它起源于南美洲阿根廷巴塔哥尼亞高原的假說。“亞歐大陸是一個大板塊，通過‘絲綢之路’開展的亞歐貿(mào)易比美歐跨大西洋貿(mào)易至少早1500多年，這些都支持來自青藏高原的菌種被從亞洲帶到了歐洲的假說。”微生物所研究員白逢彥說。
此次調(diào)查還覆蓋了青藏高原地區(qū)豐富的菌物多樣性。采集的樣本中約有地衣（真菌的一種）5600份，其中包括新發(fā)現(xiàn)的青藏高原地衣新目1個、新種28個。“地衣生境非常特殊，經(jīng)常長在南北極、高山、荒漠等比較極端的生境，有著‘先鋒生物’的名號。它們或具有防沙固沙等生態(tài)綠化功能，或具有生物活性可用于制藥。”該所副研究員魏鑫麗介紹，目前已鑒別出青藏高原地衣物種1131種（占全國已知物種的38%），其中青藏高原特有物種53種。
解析藥效機(jī)理 挖掘潛藏價值
在開展基礎(chǔ)理論研究的同時，該實驗室構(gòu)建了國內(nèi)首個青藏高原重要經(jīng)濟(jì)真菌活性產(chǎn)物資源庫，采集藥用真菌菌株1000余株，藥用真菌提取物2500多份，發(fā)現(xiàn)多個機(jī)制獨特的重要藥物先導(dǎo)，并成功轉(zhuǎn)讓了猴頭菌、杏鮑菇、白肉虎掌菌、雙孢蘑菇、酵母的相關(guān)專利和開發(fā)利用技術(shù)。
很多食藥用真菌是寶貴的天然藥物。青藏高原是世界屋脊，受到各種低溫、自然環(huán)境惡劣的脅迫，特性食用菌的成分豐富。“像靈芝、猴頭菇等從古代就已開始使用，但它們的藥效物質(zhì)成分卻不清楚。”該所副研究員寶麗介紹。
研究團(tuán)隊闡明了藥用真菌靈芝的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，獲得一個靶向腸道菌群的降糖、降脂的候選藥物分子，并建立了產(chǎn)率高、工藝簡單的合成路線，相關(guān)技術(shù)與專利轉(zhuǎn)讓達(dá)2000多萬元；解析了猴頭菇基因組，鑒定和揭示鳥巢烷二萜生物合成關(guān)鍵酶，發(fā)現(xiàn)二萜合酶新家族；從青藏高原金針菇中分離出43個新化合物，其中一些具有降壓降脂和降糖功效。
此外，西藏自治區(qū)高原生物研究所研究人員還從毛瓣綠絨蒿、喜馬拉雅紫茉莉、長鞭紅景天等近40種藏藥材植物及其內(nèi)生真菌中得到一系列具有抗肺結(jié)核結(jié)核菌酶以及抗肝癌細(xì)胞株、乳腺癌細(xì)胞株和肺癌細(xì)胞株等化合物。
“很多藥物的答案在自然界，只有對生物資源進(jìn)行梳理分析，才能了解其中蘊含的活性化合物，研究它的機(jī)理，后續(xù)再進(jìn)一步開發(fā)。”莊文穎說。
培養(yǎng)“接力隊” 建設(shè)“虛擬館”
目前，中科院微生物所已建成囊括超過52萬份標(biāo)本的亞洲最大菌物標(biāo)本館，姚一建介紹，其中“從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在50余年來，青藏高原采集標(biāo)本數(shù)量達(dá)到6萬余份，占館藏標(biāo)本量的10%以上”，有助于了解青藏高原真菌資源的多樣性、起源、生態(tài)分布并進(jìn)行開發(fā)利用。
它們蘊藏著幾代真菌“獵人”的執(zhí)著和心血。微生物所以魏江春、莊文穎兩位院士為代表的科考團(tuán)隊老一代科學(xué)家，以姚一建、劉杏忠、郭良棟、白逢彥為代表的中堅力量和以蔡磊、劉宏偉、趙瑞琳等為代表的新一代青年科學(xué)家，構(gòu)成了一支“接力隊”，守護(hù)和記錄著青藏高原的真菌資源。此次，研究團(tuán)隊從一開始便把人才培養(yǎng)作為核心目標(biāo)，參加野外考察以青年科研人員和研究生為主，培養(yǎng)了20多名研究生和博士后，并為西藏地區(qū)培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才4人。
研究團(tuán)隊還協(xié)助建設(shè)了依托于西高所的真菌重點實驗室和高原真菌標(biāo)本館。“現(xiàn)在，高原標(biāo)本館館藏標(biāo)本已經(jīng)有3000多份。”研究參與者、西藏自治區(qū)高原生物研究所助理研究員普布多吉表示。
微生物資源采集遠(yuǎn)非把標(biāo)本帶回來就完畢?？蒲腥藛T白天要克服高原反應(yīng)在野外進(jìn)行搜索采集，晚上回到住處還要進(jìn)行標(biāo)本整理、記錄、拍攝、分離菌種、挑取DNA組織材料、烘干等工作，連續(xù)作戰(zhàn)到半夜或凌晨對他們來說是家常便飯。每一份珍貴的標(biāo)本都凝聚著真菌“獵人”的辛勤汗水。
為了更好地進(jìn)行科普和共享，微生物所除設(shè)立真菌展廳供公眾參觀訪問之外，還在建設(shè)在線“虛擬博物館”。“現(xiàn)已積累數(shù)萬張各種真菌的照片，還在設(shè)計野外采集、識別軟件，建成開放后將有助于激發(fā)公眾對真菌的興趣。”姚一建說。
