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        細胞傳感器幫助植物找到光
        
			
        
				2019-01-11 17:55:37
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        盡管看起來很被動，但植物之間為了生長和吸收陽光而相互爭斗。如果一種植物被另一種植物遮蔽，它就會與生存所必需的陽光隔絕。
        

        細胞傳感器幫助植物找到光
        

        為了逃離這種致命的陰涼，植物有光傳感器，當受到其他植物的陰涼的威脅時，可以觸發(fā)內(nèi)部警報。他們的傳感器可以探測到紅光和藍光(被植物吸收的波長)的損耗，從而區(qū)分附近的侵略性植物和路過的云。
        

        索爾克研究所(Salk Institute)的科學家們發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以讓植物通過評估樹蔭的質(zhì)量來抵御鄰居的威脅，這一發(fā)現(xiàn)可能被用來提高作物的產(chǎn)量。這項發(fā)表在2015年12月24日《細胞》(Cell)雜志上的新研究，展示了分子傳感器在植物中檢測到的藍光損耗是如何促使植物加速生長，從而戰(zhàn)勝競爭對手的。
        

        “有了這些知識和類似的發(fā)現(xiàn)，也許你最終可以教會一種植物忽略它在陰暗處的事實，不管怎樣釋放出大量的生物量，”索爾克植物分子和細胞生物學的高級作者兼主任喬安妮·喬里(Joanne Chory)說。
        

        這項新工作顛覆了該領域以前的觀念。人們知道，植物對紅光減弱的反應是通過激活一種叫做生長素的生長激素，使其生長速度超過鄰近植物。然而，這是研究人員首次證明，避蔭可以通過一種完全不同的機制發(fā)生:一種名為隱色素的細胞傳感器，不會改變生長素的水平，而是通過啟動促進細胞生長的基因，對藍光減弱做出反應。
        

        這一發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員了解如何修改植物基因以優(yōu)化生長，例如，強制大豆或西紅柿作物(這是出了名的善變)更積極地生長，即使在擁擠、陰暗的田地里也能獲得更高的產(chǎn)量。
        

        該小組的研究重點是隱花色素，一種藍色光敏傳感器，負責告訴植物何時生長，何時開花。隱花色素最初在植物中被發(fā)現(xiàn)，后來在動物中也被發(fā)現(xiàn)。在這兩種生物中，隱花色素都與晝夜節(jié)律(人體的生物鐘)有關。這種蛋白質(zhì)在感知藍光損耗方面的作用已經(jīng)為人所知，但這項研究首次展示了隱色素如何在陰影環(huán)境中促進生長。
        

        該研究小組將正常和突變的擬南芥植株放置在一個藍光受限的光控室內(nèi)。突變植株要么缺少隱花色素，要么缺少一種PIF轉(zhuǎn)錄因子。PIF轉(zhuǎn)錄因子是一種蛋白質(zhì)，與DNA結(jié)合以控制基因的開啟或關閉。研究人員通過觀察隱花色素、PIFs和染色體之間的接觸，觀察突變體和正常植物在不同藍光條件下的反應。
        

        “我們發(fā)現(xiàn)隱花色素接觸DNA上的這些轉(zhuǎn)錄因子，激活的基因與其他光感受器激活的完全不同，”這項研究的第一作者、索爾克研究所的助理研究員烏拉斯·佩德馬勒(Ullas Pedmale)說。“這也是一條非常短的路徑，因此植物可以對它們的光環(huán)境做出快速反應。”
        

        下一步的工作是了解如何操縱增長反應。“最終，我們可以通過改變植物長葉子的方式、葉子生長的速度以及葉子相對于彼此和莖的角度來幫助農(nóng)民緊密地種植作物。”這將有助于提高未來幾代作物的產(chǎn)量。
        

        “避蔭和植物對溫度升高的反應看起來很相似，事實上它們有很多共同的分子成分，”Pedmale補充說。“因此，研究避蔭不僅會導致蔭蔽環(huán)境下產(chǎn)量的增加，還可能解釋如何在氣候變暖的情況下提高產(chǎn)量。”
        

        這篇論文的其他作者是來自索爾克研究所的黃紹珊、馬克·贊德、本杰明·科爾、喬納森·赫策爾、佩德羅·里斯、卡祖馬薩·尼托、約瑟夫·奈利和約瑟夫·埃克爾;瑞典農(nóng)業(yè)科學大學Umea植物科學中心的Karin Ljung;還有加州大學圣地亞哥分校的Priya Sridevi。
        
			

			
          
        
			
        
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