农作物经常面临恶劣的环境条件。 疾病、极端温度和盐渍土壤等因素迫使植物利用能量来应对由此产生的压力,而不是使用能量来促进生长。 这种现象被称为“对增长的反应和压力之间的权衡”。
名古屋大学的一组研究人员发现了一种以前未知的途径来调节植物是否利用其资源进行生长或应对压力。 Phys.org 门户. 这一发现可以控制农业条件下的应激反应,提高产量。 科学家们在期刊上发表了他们的研究结果 科学.
由日本名古屋大学生命科学研究科研究生院的 Yoshikatsu Matsubayashi 教授和 Mari Ohnishi 副教授领导的研究小组研究了激素及其受体在植物对压力的反应中的作用。
他们专注于尚未确定相应激素的三种受体。 使用拟南芥这种小型开花植物,他们发现了 PSY 家族,它起激素的作用,与这些受体结合并将应激反应转换为生长,反之亦然。
通常,受体和激素起到锁和钥匙的作用,激素(在这种情况下,肽 PSY)充当启动生物过程所需的钥匙。 然而,在这项研究中,不产生 PSY 的植物细胞仍然具有积极的应激反应。 因此,这表明,不是激活压力反应,而是在受体“锁”中存在 PSY“钥匙”,使其保持关闭。
为了测试压力反应的性质,研究人员在极端压力条件下使用热、盐种植植物,并用细菌感染它们。 缺乏 PSY 受体或持续接受 PSY 激素的植物未能充分应对压力,导致存活率降低。 科学家们得出的结论是,受胁迫的植物会停止产生 PSY,而 PSY 的缺乏会导致压力反应。
为了解释这种现象,研究人员提出了一种机制,即受损细胞会降低受损区域附近细胞层中 PSY 激素的浓度。 缺乏 PSY 会触发压力反应。 重要的是,这可以解释为什么即使是受损的植物也能发送信息。
受损的植物细胞可以停止释放 PSY 激素,从而激活应激反应,而不是利用其有限的资源来产生新的信号。 这种机制可以平衡抗压性和相关的能源成本。 因此,即使在最紧张的环境条件下,植物仍然可以通过管理其有限的资源来生长。
在拟南芥中发现的大多数机制也在其他植物中发现。 因此,这些结果适用于所有作物。