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    發布時間:2016-06-08 16:52 原文鏈接: eLife:一個長期生物學假說獲新證

      最近,華盛頓州立大學的生物學家發現了強有力的證據,支持一個86年之久的、關于“營養如何穿過植物”的假說,即1930年Ernst Münch提出的解釋“韌皮部同化物運輸的壓力流假說”。科學家對這一現象進行了二十年的分析,促生了一系列的技術,最終可以用于抵抗植物病害,并使農作物生產更有效率。相關研究結果發表在《eLife》雜志。

      我們所消耗的食物大約有90%通過植物的韌皮部,來自葉片的糖和其他營養物質——在葉片中它們是由光合作用產生的,通過這一微管系統被運輸到根和果實中。但是,華盛頓大學生物科學學院的Michael Knoblauch教授指出,科學家很少了解這是如何起作用的。

      他說:“如果你有一個對于植物功能極為重要、但很少受到支持的假設,這就是一個問題。例如,植物-昆蟲相互作用。蚜蟲靠這個微管系統為生。如果我們不理解這個系統是如何運作的,我們就不能找到新的策略來殺滅蚜蟲。植物病毒也將會通過這個系統。”

      Ernst Münch在1930年提出了韌皮部運輸的基本原則,雖然他的假設是直觀的和優雅的,但它似乎并不能解釋“在樹那么大的物體中移動液體所需的極限壓力”。 Münch去世后,給后人留下了這個問題。

      Knoblauch說:“他提出了假設,因為他知道溶質驅動的流體是如何運作的。但他并沒有測量所有這些事物,或者沒有找到證據證明他的假設。”為此,Knoblauch花了20多年的時間,設計方法詳細研究一種活植物,在這種植物中,他試圖測量和描述的過程沒有被破壞。

      他說:“這種組織是極其堅固的。所以,研究它是一個技術問題。很難獲取它,這一直使我困惑。”他用熒光染料和放射性同位素測量了流速。他與他的兒子、本文第二作者、華盛頓州立大學大二學生Jan合作,開發了一種“picogauge”,可以測量極為敏感的韌皮部壓力。

      他研究了西紅柿、蠶豆、不列顛哥倫比亞海岸海帶和馬薩諸塞州中部哈佛森林的紅橡木。用華盛頓州立大學Franceschi顯微和成像中心的各種顯微鏡,他不僅測量了植物莖的周長,還測量了篩板的面包狀孔洞——它們將韌皮部組織中細長的細胞分離開來。細胞的幾何圖形尤為重要,可作為管道或孔洞直徑的一個數量級改變,在運輸給根部或果實的容量中產生層次變化。

      在這項研究中,他在三株牽牛花植株中大約進行了100000次測量。除了構建證據支持一個長期假說之外,Knoblauch希望這項研究能找到新的方法來保護植物。它還可能帶來新的方法,更容易地制造生物燃料。

      他說:“如果我們可以告訴韌皮部‘好,在我們可以很容易地收獲的地方存儲起來’,那么這將是一大進步。”

      近期還有幾項有趣的植物學研究成果,盤點如下:

      2016年3月,日本名古屋大學的研究人員在《Nature》雜志發表的一項研究,成功地發現了開花植物花粉管(雄性)中的一個關鍵激酶受體,可讓花粉管準確到達卵細胞(雌性),以成功受精,而不會迷失方向。相關閱讀:Nature解開植物成功受精之謎。

      隨后的4月份,這一組科學家成功地發現了AMOR——一個糖鏈分子,可增加植物的受精效率。他們發現,AMOR負責激活花粉管,以促使受精。這項研究結果發表在4月8日的《Current Biology》。相關閱讀:植物受精的“丘比特之箭”。

      另外,英國劍橋大學塞恩斯伯里實驗室(TSL)和基因組分析中心(TGAC)的一個科學家小組,開發出一種新方法,可加速植物抗病基因的分離。該研究小組也在龍葵(馬鈴薯的一個野生近緣種)中發現了一個全新的枯萎病抗性基因。相關閱讀:新測序技術將加快植物抗病育種。

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