「黑夜給了我黑色的眼睛，而我卻用來尋找光明」。
最新研究發現植物似乎可以將陽光直接傳送到地下的根部以幫助它們生長，但該結論仍有待確切證據的支持。
來源 DAILY NEWS
撰文 Alice Klein
翻譯 韓宇
審校 安定 地衣
在黑暗中感光。
圖片來源：Dr John Runions/Science Photo Library
眾所周知，莖、葉和花中的光感受器可以調節植物生長。這些感受器也存在於植物根部，但我們尚不清楚它們在漆黑的土壤中是如何感受光信號的。
針對這一問題，韓國首爾大學的 Hyo-Jun Lee 及同事利用擬南芥（Arabidopsis thaliana）作為研究該問題的模式生物。
他們發現植物的莖像光纖一樣將光向下傳導給根部的光敏素，觸發 HY5 蛋白的合成以促進健康根系的生長。
當植物光敏素基因發生突變，HY5 蛋白的合成就會減少；而當 HY5 蛋白基因發生突變，植物的根便會發育不良且生長角度異常。
是光，還是化學物質？
為了驗證光是通過莖直接傳送至根部而不是激活可轉移至根部的化學信號，研究者讓光纖與植物莖稈接觸，作為光源；在安裝在根末端的地下接收器，確認是光直接傳送到了根部。
此外，他們在黑暗條件下用植物化學信號（例如蔗糖）對擬南芥樣本進行處理，發現根系沒有明顯地生長。因此研究者認為，這樣的化學物質並不能驅使植物的生長。
另外，Lee 及同事發現紅光在植物體內的傳送更加高效。相比波長較短的藍光和綠光，波長較長的光傳播的更遠，因此在植物體內傳送中更有利。然而由於光照強度太弱，土壤中的生物看不到植物根部被光照亮，或導致細菌無法利用它進行光合作用。
共同機制？
大部分植物含有光敏素，Lee 認為陽光沿莖直接向下傳送是植物用來促進根部更好生長的共同機制。
澳大利亞墨爾本大學 Mike Haydon 認為這樣的結果很有道理，因為光信號的傳播比化學信號更快。然而，該研究沒有提供確定性的證據。一方面，研究者發現光從發出到激活植物根部的光敏素需兩個小時，比預計的光直接傳導可能所需的時間長。
另一方面，這項研究僅僅探討了少量在光、莖和根之間可作為移動介質的化學信號。「這樣的結果確實不能排除移動介質在這一過程中發揮作用的可能性。」 Haydon 說道。
文章來源
https://www.newscientist.com/article/2111027-plants-see-underground-by-channelling-light-to-their-roots
論文基本信息
【題目】Stem-piped light activates phytochrome B to trigger light responsesin Arabidopsis thaliana roots
【作者】Hyo-Jun Lee, Jun-Ho Ha, Sang-Gyu Kim, Han-Kyu Choi, Zee Hwan Kim,Yun-Jeong Han, Jeong-Il Kim, Youngjoo Oh, Variluska Fragoso, Kwangsoo Shin,Taeghwan Hyeon, Hong-Gu Choi, Kyung-Hwan Oh, Ian T. Baldwin, and Chung-Mo Park
【刊期】Sci. Signal. Vol. 9, Issue 452, pp. ra106
【日期】01 Nov 2016
【DOI】10.1126/scisignal.aaf6530
【摘要】The roles of photoreceptors and their associated signalingmechanisms have been extensively studied in plant photomorphogenesis with amajor focus on the photoresponses of the shoot system. Accumulating evidenceindicates that light also influences root growth and development through thelight-induced release of signaling molecules that travel from the shoot to theroot. We explored whether aboveground light directly influences the root systemof Arabidopsis thaliana. Light wasefficiently conducted through the stems to the roots, where photoactivatedphytochrome B (phyB) triggered expression of ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5)and accumulation of HY5 protein, a transcription factor that promotes rootgrowth in response to light. Stimulation of HY5 in response to illumination ofonly the shoot was reduced when root tissues carried a loss-of-functionmutation in PHYB, and HY5 mutant roots exhibited alterationsin root growth and gravitropism in response to shoot illumination. These findingsdemonstrate that the underground roots directly sense stem-piped light tomonitor the aboveground light environment during plant environmentaladaptation.
【原文連結】http://stke.sciencemag.org/content/9/452/ra106
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