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研究发现“极端”植物在面对压力时会生长得更快

2022-05-09 11:43:30  来源:cnBeta.COM

Schrenkiella parvula是十字花科的一种杂乱无章的分支成员,它不仅能在会杀死大多数植物的条件下生存而且能茁壮成长。据了解,它生长在土耳其图兹湖岸边,那里水中的盐浓度可能比海洋中的盐浓度都要高出五倍。在2022年5月2日发表在《Nature Plants》上的一篇论文中,斯坦福大学的科学家们发现,在这些压力条件下,Schrenkiella parvula实际上生长的更快。

斯坦福大学生物学副教授José Dinneny是该研究的论文第一作者,他指出:“大多数植物都会产生一种应激激素,其作用就像生长的停止信号。但在这种极端植物中,它是一个绿灯。植物在应对这种压力激素时加速生长。”

Dinneny和他的同事正在研究Schrenkiella parvula以了解更多关于一些植物如何应对不利条件。他们的研究结果将可以帮助科学家设计出能在低质量土壤中生长并适应气候变化压力的农作物。

索尔克研究所的博士后研究员、演技论文第一作者Ying Sun指出:“随着气候变化,我们不能指望环境保持不变。我们的农作物将不得不适应这些快速变化的条件。如果我们能够了解植物用于耐受压力的机制,我们就能帮助它们更好更快地做到这一点。”

一个意外的反应

Schrenkiella parvula是十字花科的一个成员,该科包含卷心菜、西兰花、萝卜和其他重要的粮食作物。在气候变化预计会增加干旱的持续时间和强度的地区,如果这些作物能够经受住甚至在这些干旱期茁壮成长那将是非常有价值的。

当植物遇到干燥、盐分过高或寒冷的条件时--所有这些都会产生跟水有关的压力--它们会产生一种叫做脱落酸(ABA)的荷尔蒙。这种激素会激活特定的基因,基本上是在告诉植物需要如何应对。研究人员检查了十字花科的几种植物--包括Schrenkiella parvula--如何对ABA做出反应。当其他植物的生长放缓或停止时,Schrenkiella parvula的根部生长速度得到明显加快。

虽然Schrenkiella parvula跟该研究中的其他植物密切相关并且有一个非常相似大小的基因组,但ABA正在激活其遗传密码的不同部分以创造一个完全不同的行为。

Dinneny表示:“该网络的重新布线至少部分地解释了为什么我们在耐压物种中得到这些不同的生长反应。”

设计未来的作物

Dinneny称,了解这种应激反应--以及如何在其他物种中设计它--可能不仅仅有助于粮食作物。Schrenkiella parvula也跟几个油菜品种有关,这些油菜品种有可能被设计成可持续的航空燃料或其他生物燃料的来源。如果这些植物能适应在更恶劣的环境条件下生长则就会有更多的土地可以用来栽培它们。

Dinneny说道:“你希望在不适合种植粮食的土地上种植生物能源作物--如土壤退化或因灌溉不当而积累了盐分的农田。这些地区不是主要的农业地产,而是会被遗弃的土地。”

眼下,Dinneny和他的同事们正在继续研究可以帮助植物在极端条件下生存的反应网络。在已经了解了副肾上腺素如何在有限的水和高盐度的情况下维持其生长,他们将尝试通过调整哪些基因被ABA激活以使相关植物也能做到这一点。

“我们正在试图了解这些植物物种的秘诀是什么--是什么让它们在这些独特的环境中生长,以及我们如何利用这些知识在我们的作物中设计特定的性状,”Dinney说道。

关键词: 科学探索 研究发现极端植物在面对压力时会生长得更快

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