植物是如何学会节约用水的

2020-09-28 117苔藓

植物叶片上的微小气孔,称为气孔,对地球的状况有很大的影响。植物通过气孔吸收吸收到碳水化合物中的二氧化碳并释放氧气。但是它们也会通过开孔失去水分,这对于干燥条件下的植物可能会危及生命。

植物是如何学会节约用水的

因此,植物已经开发出复杂的信号传导途径,可以优化气孔的开口宽度以适应环境条件。为了响应光,二氧化碳和水的可用性变化,它们可以打开或关闭这些孔。植物是如何学会节约用水的?负责该调节的信号传导途径如何演变?植物科学家Rainer Hedrich在德国巴伐利亚州的朱利叶斯-马克西米利安斯大学(JMU)进行了研究。

Hedrich教授说:“我们目前正在收集和分析来自不同植物物种的数据。”他解释说,这项研究对农业也具有重要意义:“对这些信号传导途径的了解可能会助长育种工作,以开发出水分较少的农作物。”毕竟,通过灌溉系统供应给植物的大部分饮用水是通过气孔孔损失的。鉴于气候变化,能够很好地应对干旱的植物品种受到强烈追捧。

重要基因重建的历史

植物是如何学会节约用水的?在《植物科学趋势》杂志中,JMU研究人员Frances Sussmilch博士,JörgSchultz教授,Hedrich教授和Rob Roelfsema博士现在总结了有关植物用于调节水平衡的信号转导途径的最新知识。

维尔茨堡小组重建了重要基因的进化历史,这些基因控制着开花植物中叶孔的运动。事实证明,这些基因大多数属于旧基因家族,存在于包括绿藻在内的所有植物群中。这些基因家族可能是在第一批植物入侵土地之前就已经形成的。

研究人员还发现,一些对光和二氧化碳有反应的,控制叶孔打开和关闭的特定基因可能仅在种子植物或开花植物与普通蕨类植物进化分离后才出现。

可调节的保卫细胞中的特定信号转导基因

JMU科学家在他们的工作中仔细观察了植物的保卫室。这两个细胞围绕每个叶孔。当保卫室中的液压升高时,孔会打开。如果压力降低,孔将关闭。

在开花植物的保卫细胞中,某些关键信号基因的产物具有独特的性质,或者其浓度远高于周围的叶细胞。这些基因的特异性对于控制保卫细胞中的液压压力可能很重要。

研究人员还利用苔藓小立碗藓的可用数据检查了相关基因。 Frances Sussmilch说:“我们发现,感兴趣的苔藓基因都不是气孔组织特异的,而所有这些基因也都在没有这些孔的组织中表达。” Rob Roelfsema和JörgSchultz补充说:“在守卫细胞中具有特殊作用的信号转导基因可能是在苔藓与它们与开花植物共享的祖先发生分歧之后,在植物进化中出现的。”

引用

University of Würzburg. "How plants learned to save water." ScienceDaily. ScienceDaily, 21 February 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190221111659.htm.

上一篇下一篇