我国北方干旱半干旱区的地理格局主要以沙漠、沙地、戈壁、风蚀地和沙漠化土地为主。防沙固沙、综合利用荒漠植物和沙地资源是我国北方干旱半干旱区生态文明建设的关键。一年生的苋科藜亚科植物沙蓬是流动沙丘先锋植物，其群落的建立是流动沙丘群落演替和植被恢复的起点。沙蓬具有重要的食用和药用价值，耐逆性强，其种子俗称沙米，食用历史悠久，营养全面均衡，可以和“粮食之母”——藜麦的营养相媲美。因此，开展沙蓬从头驯化对于沙区生态修复、经济发展，以及我国北方地区未来粮食安全具有重要意义。
甘肃省寒区旱区逆境生理与生态重点实验室陈国雄、赵鹏善课题组于2010年率先提出“沙蓬驯化”假说，在沙蓬饮食文化与历史、驯化潜力、营养价值与应用、转录组注释、沙米蛋白质组成与代谢组分析、群体间遗传分化、繁育特性、农艺性状评价、栽培品系选育、化学诱变突变体库创制及表皮毛突变体Astcl1基因定位等方面开展了大量工作，相关成果发表在 Genetic Resources and Crop Evolution、BMC genomics、Frontiers in Plant Science、Journal of Plant Physiology、Starch 等期刊上。
2021年，课题组从营养价值和从头驯化两个角度系统梳理和阐述了沙蓬相关研究成果。沙蓬在里海周边地区、中亚、俄罗斯、蒙古、以及中国北方的主要沙漠和沙地、西藏“一江两河”流域的河岸沙丘上均有分布。沙蓬和藜麦种子均富含蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸和矿质元素，沙蓬和藜麦籽粒中代谢物组成差异较小，但沙蓬种子中碳水化合物含量较低。沙蓬植株和种子富含酚酸类物质，动物模型表明沙蓬粗提物在高糖和高脂代谢疾病治疗中有较好的药用价值。此外，与藜麦相比，皂苷含量不是沙米食用的限制因素。课题组采用个体选育和化学诱变两种策略驯化沙蓬。通过个体选育获得的优异品系产量可达到1295.5公斤/公顷，同时沙蓬规模化栽培也显示出较好的市场前景。课题组选育了一个矮化株系，性状可以代际稳定传递，遗传分析表明该性状是由一个隐形单基因突变造成的，说明人工诱变可以快速改良草本形状，增强农艺性状，加速沙蓬驯化进程。独特的生境和全面的营养品质造就了沙蓬可以作为一种未来作物，以应对气候变化对我国北方粮食安全的影响。然而，充分挖掘沙蓬营养和市场潜力还迫切需要更多的科技投入。
过去十年间，陈国雄、赵鹏善课题组专注沙蓬遗传驯化及营养价值的研究，上述成果以 Healthy values and de novo domestication of sand rice (Agriophyllum squarrosum), a comparative view against Chenopodium quinoa 为题发表于国际食品科技与营养学TOP期刊 Critical Reviews in Food Science and Nutrition（IF2021= 11.176）。中国科学院西北生态环境资源研究院（简称西北研究院）赵鹏善研究员为论文第一作者，赵鹏善研究员、陈国雄研究员为通讯作者，西北研究院赵昕副研究员、赵杰才助理研究员、王晓华助理研究员，甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所魏玉明副研究员，郑州大学生命科学学院刘鑫副教授做出重要贡献。感谢沙坡头沙漠研究实验站、皋兰生态与农业综合实验站长期对课题组沙蓬驯化繁育研究的支持。
该研究获国家自然基金项目（31870381和31970352）、中国科学院青年创新促进会（2018463）和甘肃省杰出青年基金项目（20JR5RA547）共同资助。
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