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科學家揭示谷類作物耐旱的奧秘

愛谷物發表于2018年05月05日23:37:25 | 新聞資訊 | 標簽(tags):谷類作物 耐旱

麥、稻、玉米等谷類作物的抗旱能力通常比其他很多植物強。德國科學家最新發現了其中的原因,相關知識有望用于培育抗旱能力更強的農作物。

植物葉、莖等處的氣孔是空氣和水蒸氣的通路,二氧化碳可以通過氣孔進入植物體完成光合作用,多余的水分可以通過氣孔排出,而它們的通過量則由保衛細胞的開閉來調節。其他植物的氣孔周圍通常只有一對保衛細胞,而谷物的葉片氣孔周圍,在一對啞鈴狀的保衛細胞外側還有一對副衛細胞。

德國維爾茨堡大學研究人員在新一期美國《當代生物學》雜志上介紹,他們借助顯微鏡觀察大麥后發現,氣孔關閉時,這兩個副衛細胞會吸收并儲存保衛細胞中的鉀離子和氯化物,待氣孔打開時再將這些離子輸送回保衛細胞。副衛細胞相當于鉀離子和氯化物的動態儲存庫,使保衛細胞調節氣孔開度更快捷高效,從而減少水分浪費。

此外,還有一種機制讓谷物能夠更好地應對干旱等極端環境。通常情況下,植物在缺水時會產生一種名為“脫落酸”的激素,使氣孔迅速關閉,防止枯萎。德國研究人員發現,大麥等谷物保衛細胞內的慢陰離子通道蛋白(SLAC1)與其他植物的同類蛋白有兩個氨基酸不同,這使谷物的慢陰離子通道蛋白還能作為“硝酸鹽感受器”,通過測量硝酸鹽含量來獲知光合作用效率。也就是說,谷物可通過脫落酸和硝酸鹽含量綜合感知自身缺水程度及光合作用效率,避免“渴死”或“餓死”。

研究人員說,他們打算將谷物的“硝酸鹽感受器”移至模式植物擬南芥中,探索其他草本植物能否受益于這一機制。如果效果不錯,還可考慮用這種方法使土豆、西紅柿和油菜等作物更耐干旱等不利環境。

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