山東省棗莊市第十六中學(xué) 張繼云
地球上的植物在各個(gè)不同的季節(jié)都會(huì)暴露在巨大的溫度變化之中,即便是在同一季節(jié),夜晚和白天的氣溫也有很大的差異。一般來說, 植物可以感受到1℃的溫度差異。為了應(yīng)對(duì)氣溫的變化,植物需要感知周圍的溫度,并隨之而調(diào)整其生長。
目前,因?yàn)闅夂蜃兓挂恍┲参锏幕ㄆ谔崆,進(jìn)而改變了全球物種的分布。顯然,全球氣候的變化已對(duì)植物造成了顯著的影響。因?yàn)橹参锊荒芩奶幰苿?dòng),所以,它們必須持續(xù)適應(yīng)周圍的環(huán)境。如果不能迅速適應(yīng)周圍的氣溫變化,它們就可能有滅絕的危險(xiǎn)。
雖然科學(xué)家在數(shù)百年前就已經(jīng)知道溫度對(duì)植物的影響,但至今為止,他們?nèi)匀粺o法解開“植物是如何感知溫度變化的”這個(gè)謎底。
為了找到問題的答案,英國科學(xué)家利用一種叫擬南芥的有花植物進(jìn)行實(shí)驗(yàn),它是植物科學(xué),包括遺傳學(xué)和植物發(fā)育研究中的模式生物之一,在植物學(xué)中的角色就像小白鼠在醫(yī)學(xué)和果蠅在遺傳學(xué)中一樣,被稱為“植物中的果蠅”?茖W(xué)家希望通過這項(xiàng)研究,深入了解植物的溫控系統(tǒng),然后培育出更能適應(yīng)氣候變化的植物新品種。
通過分析研究這種樣本植物的所有基因,他們發(fā)現(xiàn)其中一種名為H2A.Z的組蛋白便是植物的“溫度計(jì)”。當(dāng)植物生長的環(huán)境溫度較低時(shí),這種組蛋白便會(huì)綁在DNA上,包裹在其周圍,可以控制哪些基因被開啟,使得一些基因無法發(fā)揮作用,從而抑制植物的生長;而當(dāng)溫度升高時(shí),它就會(huì)“松開”DNA,相關(guān)基因就可以發(fā)揮作用,指導(dǎo)植物較快生長。研究人員認(rèn)為,一些植物隨著天氣冷暖延遲或提前開花,都是受這個(gè)特殊的“溫度計(jì)”所控制。他們將這組蛋白從植物中提取出來后,植物便顯示出其所有基因都好像處于高溫中,即使是冷的時(shí)候。由此可看,這種組蛋白對(duì)植物的生長具有調(diào)節(jié)作用。在此研究基礎(chǔ)上,英國生物學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)出一種可能對(duì)培育能夠應(yīng)對(duì)天氣變化效應(yīng)的植物非常關(guān)鍵的“溫度計(jì)”基因。
植物體內(nèi)這一特殊“溫度計(jì)”的發(fā)現(xiàn),將有助于科研人員培育出更能適應(yīng)當(dāng)前氣候變化的植物新品種。了解了植物如何利用溫度感知,使得科學(xué)家可以檢查不同的物種如何對(duì)進(jìn)一步升高的全球氣溫作出反應(yīng),進(jìn)而可以利用這些基因改變農(nóng)作物感知溫度的方式。如果可以做到,那么人類也許就可以培育出能夠抵御氣候變化的農(nóng)作物了。