一组研究人员发现了植物如何在寒冷环境中生存的重要见解。
虽然植物需要光线进行生长,但过度的光照会损害光合作用中的一个关键组成部分——光系统 II。已知在明亮阳光下茁壮成长的植物在修复这种光诱导的伤害方面更为娴熟。然而,随着温度下降,它们的修复过程往往会下降。由大阪市立大学领导的一个国际研究团队现在揭示了植物如何在寒冷气候中应对的一些基本方面。
副教授小口理一与来自澳大利亚、奥地利和日本的同事们,用全球不同生态型来源的植物培养了拟南芥(广泛称为粟米)。他们首先在22°C的温度下培养所有植物。随后,将一组植物保留在这个温度作为对照组,而其他植物则在12°C下暴露了三天。接着,所有植物都置于5°C的条件下进行实验。
光引起的光合能力降低——称为光抑制——在植物中以特定速率进行修复。对照组的拟南芥在5°C下不同生态型之间的修复速率没有变化。相比之下,那些在寒冷温度下适应了三天的植物表现出更高的光抑制修复速率,来自寒冷地区的植物显示出更大的改善。
小口教授表示:“我们的研究结果表明,在寒冷环境中适应的植物在低温下增强了修复光抑制的能力。此外,来自寒冷地区的生态型展现出更强的适应能力。”他补充道:“然而,来自对照组的证据表明,在温暖月份,植物并不会提升其修复速率,因为与这一修复过程相关的能量成本是显著的。”