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美国科学家培育永远无须修剪的草坪

2018-12-06 21:09:40

美国科学家培育永远无须修剪的草坪

据《探索》杂志7月3道,美国科学家表示,一种永远无须割草的完美绿草地也许不久将成为现实。准确控制植物生长的概念一开始听上去似乎并不会令人激动不已,但怎样才能让草坪长成起伏不平的绿草地,永远无须割草却可以一直保持原有的高度和清洁?抑或,怎样才能让农作物长得更高,每英亩的产量又更多?

植物学家和霍华德·休斯医学研究所研究人员乔安妮·科里所解释说,上述情景并非白日做梦。休斯及其在索尔克研究所的研究小组详细说明了一种称为油菜素甾醇(brassinosteroid)的植物激素的信号通道,这种激素在调节植物生长方面发挥着重要作用。这些类固醇在揭示植物生长问题上重要性异常突出,因此,可通过破坏其信号通道,将植物变成永远长不高的“侏儒”。科里说:“每个细胞其实都比实际尺寸要小,尽管看上去像个大的植物,但还可以生长。”

将这一原理应用于相关植物就能导致绿草永远就不往高长。另外,增加油菜素甾醇信号还能让植物长得更高、更大,科里由此认为,这也许有一天对增加诸如稻米等重要农作物产量至关重要。科里说:“我对我们有可能增加农作物产量,养活世界上更多人的前景极为感兴趣。”

正如科里所解释的那样,一旦植物细胞接收到类固醇信号,就会促发一系列事件,这些事件反过来又作用于基因,加速植物生长。一旦除掉油菜素甾醇,那意味着这种植物的尺寸将极大地缩小,而且还会对植物老化和繁殖产生间接影响。据科里介绍,植物老化的过程同动物不同。油菜素甾醇可能会加速这种老化进程,因为正如她所说,“一旦植物中没有油菜素甾醇,叶子会长期保持绿色,不会变黄,还不会落地。”

破坏油菜素甾醇的信号通道还能令植物“绝育”,这意味着它们不能产生花粉。科里表示,他们在每一种信号通道被堵塞的植物身上都看到了类似的效应。在一期《自然》杂志上,科里及同事格里戈里·沃特解释了油菜素甾醇信号核心部分在植物中的真正作用。即使类固醇信号得到完好保存,这一部分的信号通道在不同植物中仍存在显着差异,在此之前无人知晓。

科里及研究小组通过观测植物生长速度的变化,确认了油菜素甾醇信号通道中的基因的功能。她解释说,若想把植物永远变成“侏儒”,方法可谓多种多样,例如,用不起任何作用的变异基因代替起着重要作用的基因,或增强一种抑制油菜素甾醇活动的酶的基因。科里表示,这是在大多数植物身上屡试不爽、相对容易的方法。科里认为这种方法同样适用于绿草。她说:“你也许能让绿草长到你所希望的高度。你可以让它们永远变成‘侏儒’,也可以让它们长到中等身材,这取决于你如何处理它们的基因。”

这种“侏儒”绿地消耗很少的水,不必施太多的肥料,但保持绿色的时间会更长,还永远不需要割草。科里表示,诚如对任何一种基因转变的有机物的态度一样,人们总担心经过转变的基因会泄露到环境中,这种问题称为“基因流动”。即便这种“侏儒”绿地不能生成花粉(这应该阻止它们扩散),但有兴趣将其制成产品的公司仍会因各种复杂的审批程序,不得不对绿地进行除草。在科里看来,她对新技术为满意的地方是,其研究有助于解释植物功能的一些基本秘密。科里说:“让我激动不已的是,我们的研究有利于让人们对此前了解甚少的植物学基础领域有更为深入的认识。”

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