到2050年,全球变暖将使农作物产量减少三分之一。加州大学河滨分校的研究人员发现了一种基因,可以把精灵放回瓶子里。
温暖的气温向植物发出夏季即将来临的信号。由于缺水,它们会提前开花,然后就缺乏产生更多种子的能量,因此作物产量就会降低。这是一个问题,因为世界人口预计将膨胀到100亿,而可吃的食物要少得多。
加州大学河滨分校植物学和植物科学教授Meng Chen说:“我们需要能够忍受更高温度的植物,有更长的开花时间和更长的生长期。”“但是,要想改变植物对温度的反应,你首先必须了解它们是如何工作的。所以,这就是为什么识别这种能产生热反应的基因是如此重要。”
陈和他的同事们为发现这种热感应基因所做的工作本周发表在《自然通讯》杂志上。这是他们发现的第二个与温度感应有关的基因。
他们在两年前找到了第一个被称为heremera的基因。然后,他们做了一个实验,看看是否能识别出参与控制温度传感过程的其他基因。
通常,即使天气变化几度,植物也会做出反应。在这个实验中,研究小组从一株对温度完全不敏感的突变拟南芥开始,并对其进行修饰,使其再次变得具有活性。
对这一两次突变的植物进行基因检测,发现了新的基因RCB,其产物与heremera紧密合作,稳定了热感热功能。“如果你敲除其中任何一个基因,你的植物就不再对温度敏感,”陈说。
hermera和RCB都需要调节一组主基因调控因子的丰度,这些调控因子具有多种功能,对温度和光线做出反应,并使植物变绿。这些蛋白质分布在植物细胞的两个不同部分:细胞核和称为叶绿体的细胞器。
陈教授说,未来他的实验室将专注于了解细胞的这两个部分是如何相互沟通,共同工作来实现生长、绿化、开花和其他功能的。
“当你改变光线或温度时,细胞核和叶绿体中的基因都会改变它们的表达。我们认为HEMERA和RCB参与了协调这两个细胞间的基因表达,”Chen说。
最终,我们的目标是能够调整温度反应,以确保未来的食物供应。
“我们很高兴能发现第二个基因,”陈说。“这是拼图的一块新拼图。一旦我们理解了这一切是如何运作的,我们就可以改变它,帮助作物更好地应对气候变化。”
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