一则关于三种气体的故事 - 植物如何准备以生存洪水
科学家们发现了一些植物是如何迅速察觉到自己被淹没在水下,并启动过程以防止它们淹死的,这一发现可能为耐受应激条件下茁壮成长的洪水耐受农作物铺平道路。
洪水每年造成广泛的产量损失,因为大多数主要作物对洪水极为敏感。植物像动物一样,需要氧气才能生存,而洪水停止了植物呼吸。发表在《自然通讯》杂志上的研究表明,来自诺丁汉大学生物科学学院和荷兰乌得勒支大学的研究人员展示了植物如何使用气体激素乙烯作为信号来触发水下生存。
全球变暖导致不仅干旱和热浪增加,同时也使降雨增多和洪水风险提高。这对作物来说是一个重大问题。像人类一样,植物需要氧气来生存,水下缺乏氧气会导致它们窒息。洪水对农业的摧毁性影响与其他极端天气事件(如干旱)一样巨大。例如,马铃薯田的洪水可以导致完全的产量损失,仅仅在24小时内。因此,理解植物的抗逆机制至关重要,以推进洪水抗性作物的发展。这在促进粮食安全和减少重大经济损失方面可以产生重大差异。
生存机制
乌得勒支大学的Rens Voesenek教授领导的研究发现,在洪水开始时,一系列分子事件的触发增强了植物的生存能力。研究人员表明,水浸植物中乙烯的积累会在氧气实际下降之前触发生存反应。研究显示,增加植物内乙烯水平导致合成一种类似于血红蛋白的蛋白质,减少另一种气体一氧化氮(NO)的水平。诺丁汉大学共同领导本研究的Michael Holdsworth教授此前的研究确定了植物用于感知氧气的机制,并表明一氧化氮在此机制中很重要。一氧化氮水平的降低会触发一种生化机制,为植物适应氧气减少做好准备。重要的是,研究表明,多种农作物种类在利用这种机制方面存在差异。

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