農作物經常面臨惡劣的環境條件。 疾病、極端溫度和鹽漬土壤等因素不是使用能量來促進生長,而是迫使植物利用能量來應對由此產生的壓力。 這種現像被稱為“對增長的反應和壓力之間的權衡”。
名古屋大學的一組研究人員發現了一種以前未知的途徑來調節植物是否利用其資源進行生長或應對壓力。 Phys.org 門戶. 這一發現可以控制農業條件下的應激反應,提高產量。 科學家們在期刊上發表了他們的研究結果 科學.
由日本名古屋大學生命科學研究科研究生院的 Yoshikatsu Matsubayashi 教授和 Mari Ohnishi 副教授領導的研究小組研究了激素及其受體在植物對壓力的反應中的作用。
他們專注於尚未確定相應激素的三種受體。 使用擬南芥這種小型開花植物,他們發現了 PSY 家族,它起激素的作用,與這些受體結合併將應激反應轉換為生長,反之亦然。
通常,受體和激素起到鎖和鑰匙的作用,激素(在這種情況下,肽 PSY)充當啟動生物過程所需的鑰匙。 然而,在這項研究中,不產生 PSY 的植物細胞仍然具有積極的應激反應。 因此,這表明,不是激活壓力反應,而是在受體“鎖”中存在 PSY“鑰匙”,使其保持關閉。
為了測試壓力反應的性質,研究人員在極端壓力條件下使用熱、鹽種植植物,並用細菌感染它們。 缺乏 PSY 受體或持續接受 PSY 激素的植物未能充分應對壓力,導致存活率降低。 科學家們得出的結論是,受脅迫的植物會停止產生 PSY,而 PSY 的缺乏會導致壓力反應。
為了解釋這種現象,研究人員提出了一種機制,即受損細胞會降低受損區域附近細胞層中 PSY 激素的濃度。 缺乏 PSY 會觸發壓力反應。 重要的是,這可以解釋為什麼即使是受損的植物也能發送信息。
受損的植物細胞可以停止釋放 PSY 激素,從而激活應激反應,而不是利用其有限的資源來產生新的信號。 這種機制可以平衡抗壓性和相關的能源成本。 因此,即使在最緊張的環境條件下,植物仍然可以通過管理其有限的資源來生長。
在擬南芥中發現的大多數機制也在其他植物中發現。 因此,這些結果適用於所有文化。