摘要：青藏高原被誉为“世界第三极”和“亚洲水塔”，是全球生态安全的关键屏障。沙蓬（Agriophyllum squarrosum，俗称沙米）是一种广泛分布于亚洲内陆干旱区的一年生沙丘先锋植物，不仅具有防风固沙、改良土壤的生态功能，还拥有较高的营养价值和药用价值。沙蓬
青藏高原被誉为“世界第三极”和“亚洲水塔”，是全球生态安全的关键屏障。沙蓬（Agriophyllum squarrosum，俗称沙米）是一种广泛分布于亚洲内陆干旱区的一年生沙丘先锋植物，不仅具有防风固沙、改良土壤的生态功能，还拥有较高的营养价值和药用价值。沙蓬在青藏高原的高寒荒漠地区也有自然分布。前期研究表明，不同海拔的沙蓬种群间的遗传分化较小，但代谢物积累差异较大，高海拔生态型表现出更为突出的逆境适应性和药用价值。
2025年3月，Medicinal Plant Biology 在线发表了中国科学院西北生态环境资源研究院马小飞研究团队题为Adaptive phenylpropanoid and flavonoid biosynthesis pathways of Agriophyllum squarrosum on the Qinghai-Xizang Plateau 的研究论文。该研究通过代谢组学与转录组学联合分析，结合群体遗传学手段，系统挖掘了沙蓬适应青藏高原极端环境及其高海拔生态型药用价值形成的分子生态机制。
代谢组学分析表明，在高海拔生态型的沙蓬地上组织中，槲皮素、阿魏酸苷、芹菜素等具有抗氧化、抗紫外线功能的苯丙烷类和类黄酮代谢物的含量显著增加。转录组学进一步分析表明，高海拔生态型的苯丙烷类和类黄酮生物合成通路的相关基因（如PAL、CHS、CHI、COMT、F3H、FLS 和CCoAOMT ）显著上调，直接影响了槲皮素-3-β-O-半乳糖苷、芹菜素7-O-芸香糖苷和阿魏酸5-O-己糖苷等代谢物在高海拔生态型中的富集。群体遗传分析发现，苯丙烷类和类黄酮合成相关基因的分化程度明显高于中性遗传标记，且在该合成通路的15个相关基因中，有9个基因（如FLS、HCT、PAL、FOMT、FNS、CYP75B4、F3H、CHS、C3H）在高海拔群体中完全固定。这表明，在适应青藏高原极端环境的过程中，沙蓬的黄酮合成途径受到了强烈的定向选择，并在遗传、表达和代谢等多个层面上展现出显著的适应性分化。此外，在高海拔和中海拔种群中CCoAOMT 基因受到平衡选择，说明沙蓬通过“定向选择-平衡选择”的协同作用，实现逆境适应性的逐步建立与生态位的扩展。
本研究整合了代谢组、转录组与群体遗传学多维数据，解析了沙生药用植物沙蓬中类黄酮与苯丙烷代谢通路基因参与高海拔适应的分子机制，并构建了“基因表达-代谢物积累”的分子调控网络。该研究不仅为高原药用植物活性成分的挖掘提供了范例，也为高寒地区荒漠化精准防治提供了新的视角。
中国科学院西北生态环境资源研究院钱朝菊副研究员和西南民族大学尹晓月博士为该论文的共同第一作者，中国科学院西北生态环境资源研究院燕霞博士和中国农业科学院常玉晓研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略生物资源计划植物种质资源创新平台以及兰州市青年科技人才创新项目等资金资助。
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特邀作者：钱朝菊、尹晓月编辑：顾笑寅审核：王丽瑶
关于Medicinal Plant Biology
Medicinal Plant Biology是一本开放获取的期刊，致力于传播药用植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、方法、评论、观点、社论等。期刊主编由中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士、成都中医药大学陈士林院士和John Innes Centre的Cathie Martin院士共同担任。目前期刊已被ESCI、DOAJ、CABI等数据库收录。期刊官网：
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来源：Maximum学术出版