作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2022/8/9 11:01:00
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马齿苋或身怀抗旱高产关键“绝技”

 

科技日报北京8月8日电 (记者刘霞)美国科学家在最新一期《科学进展》杂志上发表论文称,他们的最新研究发现,马齿苋这种普通植物整合了两种不同的代谢途径,创造出一种新型光合作用,使其“变身”为超级植物,能在耐旱的同时保持高产。了解这一新的代谢途径可以帮助科学家设计出新方法,使玉米等作物能够抵御长期干旱。

在漫长的进化过程中,植物已经独立进化出各种不同的机制来改善光合作用。例如,玉米和甘蔗进化出所谓的C4光合作用,使它们能在高温下保持产量。仙人掌和龙舌兰等多汁植物则采用另一种名为CAM的光合作用,这帮助它们在沙漠和其他缺水地区生存。

耶鲁大学科学家在论文中指出,常见杂草马齿苋整合了这两种不同的代谢途径,创造出一种新型的光合作用,使马齿苋能在耐旱的同时保持高产——这对植物来说是不太可能的组合。论文高级作者、耶鲁大学生态学和进化生物学教授埃里卡·爱德华兹说:“这是一种非常罕见的性状组合,创造出一种‘超级植物’,有望应用于作物工程等领域。”

此前,大多数科学家认为C4和CAM在马齿苋叶内独立运作。但研究小组对马齿苋叶子内的基因表达进行了分析,发现C4和CAM完全整合在一起运作。它们在相同的细胞中运作,CAM反应的产物通过C4的途径进行处理。该系统在干旱时为C4植物提供了不同寻常的保护水平。此外,研究人员还建立了代谢通量模型,预测了C4+CAM集成系统的出现,反映并证实了他们的实验结果。

研究团队表示,了解这一新的代谢途径可以帮助科学家设计出新方法,使玉米等作物能够抵御长期干旱的环境。

不过,爱德华兹也强调:“尽管在将CAM循环编入C4作物(如玉米)之前,还有很多工作要做。但我们已经证明,这两种途径可以有效整合。C4和CAM比人们想象的更兼容,所以可能还有更多C4+CAM物种等待被发现。”

 
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