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研究植物對環境壓力源的反應是可持續農業的關鍵

Jun.2,2022
保羅·德安德烈斯

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瑞典的一組研究人員對植物對環境壓力的反應相關的分子機制有了新的認識,例如觸摸、 修剪 或感染。

科學家們探索了這種反應的內部運作以及由此產生的植物行為,發現了可能影響作物產量的新的關鍵遺傳因素。

我們已經確定了一種全新的信號通路,可以控制植物對物理接觸和触摸的反應。 現在繼續尋找更多路徑。- Essam Darwish,研究員,隆德大學

隆德大學團隊重申,植物對機械刺激做出反應以更好地應對特定的環境威脅。

研究 發表在《科學進展》上解釋說 機械刺激會觸發快速的基因表達變化並影響植物外觀(thigmomorphogenesis)和開花。”

請參見:美國宇航局氣候科學家獲得世界糧食獎

Thigmomorphogenesis 是通過反复刺激產生的,包括植物形態的顯著改變,例如矮化、纖細、莖的機械性能改變、開花延遲、根系錨固強度提高和氣孔孔徑減小。

這種變化往往會提高植物抵抗強風的能力並改善它們對感染的反應。 此外,這些變化可能會增強對寒冷、鹽分或乾旱的抵禦能力。

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新的研究和其他一些探索類似植物反應的研究有助於增加對科學家認為對改進農業技術至關重要的機制的了解。

機械刺激作為可持續農業實踐改善糧食安全的一種潛在方法已經受到關注,”研究人員寫道。

然而,植物對機械刺激的反應非常複雜,因為它取決於機械負荷的強度和暴露頻率,”他們補充道。 了解植物機械感受和 thigmomorphogenesis 的分子機制對於將這種方法應用於大規模農業至關重要。”

先前的研究確定了與植物機械感知相關的分子機制。 其他研究指出茉莉酸和触摸信號之間的重要關係。

儘管對如何控制植物對機械刺激的轉錄反應進行了多年研究,但只有少數調節劑已被確定並得到一致驗證,”研究人員寫道。

在這裡,我們使用反向遺傳學來進一步描述觸摸信號背後的分子機制,”他們補充道。

例如,隆德大學的生物學家 Olivier Van Aken 告訴 ScienceAlert 雜誌: 我們將植物 thale cress 暴露在柔軟的刷子下,之後數千個基因被激活,壓力荷爾蒙被釋放。 然後我們使用基因篩選來尋找負責這一過程的基因。”

根據他的同事 Essam Darwish 的說法,研究結果 解開一個困擾世界分子生物學家 30 年的科學謎團。”

我們已經確定了一種全新的信號通路,可以控制植物對身體接觸和触摸的反應,”他補充道。 現在繼續尋找更多路徑。”

研究人員認為,更好地了解這些機制可能會為全球農業帶來新的機遇, 氣候變化 以及威脅許多地區糧食安全的衝突。

鑑於 極端天氣 氣候變化導致的條件和病原體感染,尋找新的生態負責任的方法來提高作物生產力和抵抗力至關重要,”Van Aken 總結道。



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