龙舌兰或暗藏抗旱密钥
时间:2017-12-08

  龙舌兰或隐藏的干旱钥匙 - 新闻 - 科学网

  可能是龙舌兰酒最多的接触是龙舌兰酒,但这种植物有一个不寻常的用途。现在,该工厂正在教授科学家如何制造更多的抗旱植物。

  这种耐寒多汁的植物在数千万年的演化过程中具有不同的光合作用,如国王树(食用仙人掌),菠萝,香草兰,使得植物难以获得半干旱环境。

  这个过程叫做Sedum Acid Metabolism(CAM),一些科学家已经研究了几十年,因为具有这种代谢功能的植物消耗的水量更少。然而,近两三年来,越来越多的研究者开始尝试了解这种光合作用,并将其转移到其他植物上。

  再制造植物中的整个代谢途径绝非易事。在科学家找出与其基本功能有关的所有基因和转运机制之后,他们找到了一种方法将遗传物质植入到目标植物中,或以科学家想要的方式运行植物中存在的基因和蛋白质。总的来说,这个过程将包含大约100个基因,尽管研究人员说他们仍然不知道确切的基因数目。

  美国橡树岭国家实验室生物学家杨晓汉是试图让CAM在其他工厂中发挥作用的研究人员之一。他表示,鉴于气候变化造成的干旱,过去几年科学家对CAM的兴趣迅速增加,政府投资也在增加。

  那么,龙舌兰和仙人掌等植物的光合作用如此特别呢?与白天通过气孔吸收二氧化碳的大多数植物(即C3和C4植物)不同,CAM植物在夜间吸收二氧化碳。光合作用时间的这种变化意味着植物通过呼吸释放更少的水分。实际上,CAM工厂分别只消耗C3和C4工厂的五分之一和三分之一的水。

  然而,CAM工厂在夜间还需要一种储存碳的方法,因为像其他工厂一样,它们不能将碳转化成能量储备,如糖和淀粉而没有阳光。 CAM工厂通过将碳暂时储存在羟基琥珀酸过渡池中来实现能量储备。当太阳升起,植物分解有机酸,释放二氧化碳。从这个角度来看,这种植物可以进行与C3植物相似的光合作用,除了叶子上的气孔由于叶片中已经存在碳而不能保持开放。

  目前杨研究人员面临的相关挑战是如何为其他植物找到一种方式来形成这样的夜间碳储量。我们掌握了哪些基因对CAM植物很重要。现在,我们正在研究如何将这些基因组合在一起,以便测试它们的效率,Yang说。

  “中国科学”(2015-07-15第二版国际)