作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2017/7/5 10:03:45
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旱了,给植物吃点醋

 

随着全球气候变化带来的环境剧变,干旱导致农作物产量下降成为一个全球性问题。日本理化学研究所(RIKEN)可持续资源科学(CSRS)的科研工作者发现了一个新的简易的方法,可以提高大部分植物对干旱的耐受性。

这项研究发表在《自然—植物》杂志上,不仅报道了一种新发现的在干旱时期可激活的生物途径,科学家还通过研究这条途径的细节,提出了在干旱及相似环境下增强植物耐受力的方法——在醋里种植植物。

在RIKEN CSRS 工作的Jong Myong Kim和Motoaki Seki领导了这项研究,一开始他们发现拟南芥新的突变体有较强的耐旱表现,尽管原因并不明确。这些植物有一个突变的酶称为HDA6(组蛋白去乙酰化酶)。

因此,研究的第一个目标就是,确定这个突变究竟能否让植物在极度缺水的条件下正常成长。结果Kim和Seki表示,这个项目带来了一些重大发现:醋外用不仅能提高拟南芥植物的耐旱性,而且该方法在常见作物如玉米、水稻、小麦上同样适用。

在干旱条件下对拟南芥初步检测表明,HDA6全基因表达与产生醋酸的生物途径激活相关,醋酸即醋的主要成分。在突变的植物中,研究人员发现在相同的条件下,这种途径被激活得越多,植物将产生越多的醋酸。

进一步分析表明,HDA6的活性表现就像一个开关,控制着哪种类型的代谢途径被激活。正常情况下,植物将糖分解为能量,但在干旱时,它们就转变成醋酸产生途径了。

研究团队接下来测量了正常植物的醋酸水平,发现植物在干旱期间产生的醋酸量与它们存活的程度有直接关系。

研究人员又将干旱条件下正常生长的植物以及用醋酸、其他有机酸、水处理的植物进行对照试验。结果发现,经过14天的时间,超过70%的用醋酸处理的植物活了下来,而其他所有的植物都死了。

吸收醋酸后,拟南芥能诱导合成一种植物激素茉莉酸,提高相关耐旱基因的表达水平。增加植物中的醋酸含量有助于它们在干旱中生存,其他各种酸溶液都达不到这种耐旱效果。

研究人员绘制了来自HDA6开关的整个信号途径,并意识到其跨越不同作物类型也能高度保持。他们进行了如上试验,发现当在最佳醋酸浓度下生长时,玉米、水稻、小麦的耐旱性也增强了。

“尽管转基因技术可以用来培育更耐旱的植物,但它需要相当的时间和经费,我们必须开发简单而便宜的抗旱技术。我们期望醋酸在植物的外部应用将是提高植物耐旱性的简便易行且有效的办法。”Kim表示。(王方编译)

《中国科学报》 (2017-07-05 第6版 科研)
 
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