研究显示植物也会“日出而作”

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【新唐人北京时间2021年07月06日讯】黎明时分对于植物来说是个重要的阶段,这个时候的光线和温度唤醒了植物的昼夜节律,开始新的一天。可是同时,新研究发现即使没有光线的刺激,植物也和人类一样,到了早上仍然会“醒来”。

科学家知道植物在黎明时刻出现一个基因活动的高峰。研究人员把参与这个高峰活动的基因集合叫做黎明爆发组(dawn burst)。其中很多是控制下游基因表达的蛋白质——转录因子的编码基因,并扮演与感光、应激和生长激素分泌相关的角色。但是,科学家还不知道这个基因高峰活动的细节以及如何控制它们。

为了更好地了解这一过程,英国剑桥大学和约克大学(University of York)的研究人员合作,采摘塔勒水芹(thale cress)的样品进行分析。塔勒水芹又称拟南芥,是科学家研究植物基因常用的模型。研究人员从黎明时刻起,每隔两分钟采摘一次样品,分析里面基因的活动。

这份研究的第一作者巴尔塞罗维奇(Martin Balcerowicz)说:“我们想仔细考察‘黎明爆发组’活动的情况,重点研究转录因子基因的表征。我们发现,在黎明开始后两小时内,出现了三波明显不同的基因表征。第一波在黎明之后16分钟出现,仅持续8分钟。”

塞罗维奇说:“这些基因中的多数对光和温度很敏感,但是我们想了解这些基因究竟具体怎样合作。我们分别干扰了一些光感受器、生物钟和源自叶绿体的信号进行对比实验,结果发现这些信号的确会影响到一些基因的表征,但是大部分基因不受影响。由此我们认为一些上游通道是冗余的,而且还有额外的控制因素在起作用。”

也就是说,这项研究发现植物保证每天能够早起开始新的一天的机制和人体是相似的。人们即使没有见到光线,也会在早上醒来,在晚上犯困。当然,光线对人体的生物钟也起到一定的影响。植物也存在这样的多通道机制,一起保证植物在黎明能够“醒来”,部分是“习惯”的因素,部分是光线的刺激机制。

合作研究者埃泽尔(Daphne Ezer)说:“掌握光线所激发的基因表征高峰的特性,有助于我们理解植物对光线的反应,特别是一些需要使用人造灯光种植的植物,也有助于了解植物的黎明活动高峰对植物生长的长期影响。”

这份研究3月23日发表于《分子植物》(Molecular Plant)期刊。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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