新研究表明根能够自行测量热量
植物的根部有自己的温度计来测量周围土壤的温度，并相应地调整自己的生长。通过大量实验，马丁路德大学哈勒维滕贝格分校 (MLU) 领导的团队能够证明根具有自己的温度传感和响应系统。在《EMBO 杂志》的一项新研究中，科学家们还对根本身如何检测高温并做出反应提供了新的解释。研究结果可能有助于开发植物育种的新方法。
研究人员利用气候室研究了植物模型生物拟南芥以及两种作物卷心菜和西红柿对环境温度上升的反应。他们将环境温度从 20°C 提高到 28°C(68 华氏度到 82.4 华氏度)。农业与营养研究所的马塞尔·昆特教授说：“到目前为止，人们一直认为植物芽控制着整个植物的生长过程，并充当长距离传输器，向根部发出信号，表明它应该改变其生长。” MLU 的科学。他的团队现在已经能够通过与莱布尼茨植物生物化学研究所(IPB)、苏黎世联邦理工学院和科隆马克斯·普朗克植物育种研究所的研究人员合作进行大量实验来反驳这一观点。在一项实验中，科学家们砍掉了植物的芽，但让根继续生长。“我们发现根部不受此影响，并且在高温下生长，其生长方式与具有完整芽的植物相同。较高的温度刺激细胞分裂，根部明显变长，”昆特说。研究小组还使用了突变植物，这些植物的芽无法再检测和响应更高的温度。将它们嫁接到根上就没有这种缺陷。在这里，根部也能够对土壤中的热量做出反应，尽管芽没有任何反应。
研究人员在所有实验中发现，根细胞增加了生长激素生长素的产生，然后将其输送到根尖。在那里，它刺激了细胞分裂，使根部能够进一步深入土壤。昆特解释说：“由于高温和干旱通常同时发生，因此植物进入更深、更冷的含水土层是有意义的。”
一段时间以来，科学家们已经了解植物芽对高温的反应。它们的细胞也会产生更多的生长素，但植物的反应与其根不同。芽中的细胞伸展，茎长得更高，叶子变得更窄并且间隔更远。
该研究还为植物育种提供了新的见解。“鉴于气候变化，根系生长对于育种变得越来越重要。了解温度依赖性根系生长的分子基础可能有助于有效地使植物抵御干旱胁迫并实现长期稳定的产量，”昆特说。昆特的团队将在未来几年继续在这一研究领域开展工作。几周前，Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG，德国研究基金会)为他提供了大约 50 万欧元的资金，用于一个专门针对这一主题的新研究项目。
该研究由DFG、中国留学基金委、罗莎·卢森堡基金会、亚历山大·冯·洪堡基金会和马克斯·普朗克学会资助。
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