干旱期:抗旱植物

植物应对干旱的方式是可以改变的
二零一六年十月七日

采访

凯西·巴顿,卡内基科学研究所

耐旱的植物

植物应对干旱的方式是可以改变的

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耐旱的植物植物对缺水反应不好。它们会枯萎,变黄,叶子掉落,如果它们是一种农作物,那就不好了。特别是,由于不断增长的人口意味着更多的边缘土地被用于农业服务,我们还需要考虑气候变化的威胁。那么植物学家凯西·巴顿能来拯救我们吗?克里斯·史密斯发现了……

凯西:我很幸运能在一个从事科学研究的地方工作,因为我们对这些问题的答案很感兴趣,不管它们是否重要或有用。我也很幸运,我们所做的这项最新工作不仅有趣,而且实际上可能对培育耐旱植物有一些有用的启示。就我个人而言,我对植物的生长方式和控制植物生长的因素很感兴趣。它们的生长是对环境的反应。如果它们在一个富裕的环境中生长,它们会比在一个贫穷的环境中生长得更好。这些环境因素是如何传递给植物的基因,使其生长得快或慢的呢?相当简单的问题,但我们不太了解。

克里斯:我们知道植物是通过什么机制来衡量它们的生长和发育以满足环境的需求吗?

凯西:所以我们在这两个问题上都做了很多工作。在这个固有的发展蓝图上已经做了很多工作。在环境感知方面已经做了很多工作。但是现在,通过各种各样的实验室,将两者结合在一起已经开始发生,这样我们就能真正理解这两个程序,内在的和外在的是如何联系在一起的。

克里斯-你有什么发现?

凯西:实际上我们是偶然发现的,因为我们对内在程序很感兴趣。一种突变体对一种叫做脱落酸的激素不敏感,这种激素被添加到植物中会抑制植物的生长。人们认为,干旱会增加这种激素,从而抑制生长。我们的突变体对这个过程有抵抗力,在不浇水的情况下,它比正常的非突变体植物长得更好。我们认为这是因为植物实际上,它有足够的水,但它感觉到水少了。因此,它开始放慢生长速度,从叶子中回收养分,也许是预料到它将处于艰难时期。

克里斯-所以你的突变体,如果没有更好的说法,比你的普通植物更接近生化之风。

凯西:好的。所以这个门槛可能比实际需要的要高一点。

克里斯-你有没有弄清楚那些变种人到底发生了什么让他们拥有这种不寻常的能力?

凯西-我们知道这些缺陷是转录因子的缺陷。转录因子控制植物中存在的所有蛋白质和rna。因此,我们已经研究了转录因子控制的基因,其中许多都与应激反应有关。这是有道理的,因为我们现在有环境通过脱落酸控制转录因子然后打开应激反应基因。也许在这里,值得一提的是,在植物中,当我们谈到压力时,尽管比尔·克林顿取笑那些研究植物压力的人而我们研究的是植物心理学,实际上,植物中的压力意味着冷压力,干旱压力,盐压力,或热压力。我们说的是生理压力。而不是对植物的心理压力。

克里斯:为什么进化会让植物如此保守?为什么要让他们如此谨慎?

凯西:嗯,拟南芥是一种杂草。它宁愿活到另一天,如果它能从叶子中回收营养并把它们植入种子,也许这是有选择性的。现在,我不知道你问题的答案,但这可能是一种思考方式。我们的国内作物是否会生长在它们生长的边缘,我们是否已经驯化了它们,使它们不再那么早地打包,我们不知道。我们知道所有的植物都有这些转录因子。我们知道玉米中有这些蛋白质,我们正试图找出玉米蛋白质是否和拟南芥蛋白质的作用相同。

克里斯-你知道这种突变是如何影响植物对压力的反应能力的吗?我知道你已经解开了发生的事情的途径但你现在真的知道复杂的细节了吗这样我们就可以开始说,我们可以用同样的方法调整其他植物使它们更耐旱

凯西-我们知道突变是简单的功能丧失。这意味着突变仅仅是这种蛋白质数量的减少。因此,在玉米中产生类似的突变就很容易了。

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