作者:Colleen Doherty 来源:《国家科学院院刊》 发布时间:2021/7/13 18:23:48
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晚上太热让水稻“乱”了

 

夜间气温上升抑制了水稻产量。一项发表于美国《国家科学院院刊》的新研究分析了原因所在——温暖的夜晚会改变水稻的生物节律,有数百个基因比平时表达得早,而其他数百个基因比平时表达得晚。

“从本质上讲,我们发现温暖的夜晚会让水稻的生物钟失控。”论文通讯作者、美国北卡罗来纳州立大学生物化学副教授Colleen Doherty说。

解决水稻产量损失的研究很重要,因为水稻是每年养活数亿人的必需作物,而且气候变化对全球粮食安全构成挑战。Doherty说:“直到现在,我们对为什么温暖的夜晚对水稻有害知之甚少。”

“大多数人认为植物不是动态的,但它们确实是。植物不断调节它们的生物过程:在黎明前为光合作用做准备,在傍晚时结束,精准确定如何以及在哪里‘燃烧’它们的能量资源。植物很忙,只是我们很难从外面观察到所有这些活动。”Doherty解释说。

为了更好地了解温暖夜晚如何影响水稻,Doherty与一个国际研究团队合作,包括堪萨斯州立大学的 Krishna Jagadish 和国际水稻研究所的 Lovely Lawas,来研究该领域的问题。在菲律宾的两个研究地点,他们使用不同方法控制不同区域的温度。

Jagadish领导的小组将试验田保持在高于环境温度2摄氏度的温度,并在一天内每3小时从水稻植株中取样。对照地块不加热,但采用相同的取样方式。这些测试重复四次。

Doherty领导的小组发现,当夜间温度较高时,有1000多个基因在“错误”的时间表达。具体来说,更热的夜晚导致数百个基因,包括许多与光合作用相关的基因,在白天晚些时候变得活跃。与此同时,其他数百个基因在晚上比平时更早地变得活跃,扰乱了最佳产量所需的精准调节时间。

这意味着,当夜晚比白天更热时,负责调节所有这些活动的生物钟就会混乱。

“目前还不清楚所有这些基因的作用,但很明显,这些相互冲突的时间表变化对植物没有好处。”Doherty说。

他们还发现,许多受到影响的基因受24个转录因子的调控。24个转录因子中,有4个被认为最有希望用于未来的研究。

研究人员表示,他们需要做更多的工作来弄清楚到底发生了什么,这样才有可能着手培育能“抵御”更温暖夜晚的水稻。(来源:中国科学报 王方)

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2025899118

 
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