植物也分「早起鳥」和「夜貓子」？

2020-12-22 科技工作者

英國厄勒姆研究所博士後科學家Hannah Rees博士。


近日，英國厄勒姆研究所和諾維奇約翰英納斯中心的研究人員在《植物、細胞和環境》雜誌上發表論文稱，通過調查瑞典擬南芥中控制晝夜節律的基因，他們發現：與人類的生物鐘一樣，植物的生物鐘也存在變異性。一個鹼基對的變化就有可能決定一種植物是「早起鳥」還是「夜貓子」。

這些發現也許能幫助農民和育種專家選擇生物鐘與所在地區相匹配的植物，從而提高植物產量，甚至強化其抵禦氣候變化的能力。

晝夜節律鍾是引導生物體度過日日夜夜的分子節拍器。在植物中，這一生物鐘也調控著光合作用啟動和開花時間等諸多過程。植物的節律模式會因地理、緯度、氣候和季節的不同而變化，它們的生物鐘必須完美適應當地條件。

論文作者、厄勒姆研究所的博士後研究員Hannah Rees博士說：「植物的生物鐘與每天的長短以及季節的更替密切相關，也影響著植物的整體健康狀況。準確的生物鐘能讓它在競爭對手、捕食者和病原體面前佔據優勢。」

「瑞典是一個白晝時間和氣候變化極端的國家。了解該地區植物生物鐘變化和相關基因，可以幫助我們在其他地區培育出更多適應氣候的作物。」因此，研究小組分析了來自瑞典全境191個不同品種擬南芥的基因，期望找到這些植物中可能與晝夜節律相關的基因間微小差異。

分析顯示，COR28基因（開花時間、耐寒性和生物鐘的協調基因）單個鹼基對變化更有可能在開花晚、花期長的植物中出現。

Rees博士感嘆道：「單基因序列中一個鹼基對的變化就能影響生物鐘的運行速度，太令人驚訝了。」

在這項研究中，科學家們還使用了一種開創性的延遲螢光成像方法，用不同的生物鐘來篩選植物。

結果表明，「早起鳥」植物和「夜貓子」植物的生物鐘相差10個小時以上。地理位置和遺傳起源似乎都會影響植物的生物鐘。

「研究中強調的有趣基因可能會為作物育種指明目標，並為未來的研究提供平臺。延遲螢光成像系統也可以廣泛應用於各種植物。接下來，我們將把這些發現應用於關鍵的農業作物，包括芸苔和小麥，」Rees說。

編譯：花花 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《植物、細胞和環境》

期刊編號：0140-7791

原文連結：https://phys.org/news/2020-12-larks-night-owls.html

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