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无根浮萍为何长得快
来源:中国科学报 发布时间:2021-02-05

浮萍是目前已知生长最快的植物,但让这种植物快速生长的遗传因素一直是个谜。现在,得益于基因组测序技术的进步,研究人员正在了解这种植物的独特之处。

在发表于《基因组研究》2月刊的论文中,美国索尔克研究所等机构研究人员报告了有关这种植物基因组的新发现,说明了它为何能够生长得如此之快。该研究将帮助科学家了解植物如何在生长和功能之间权衡取舍,并对培育全新的植物具有启示作用,这些植物将具有优化的特定功能,例如增加碳储存以帮助应对气候变化。

“许多科学进步的取得都要感谢那些非常简单的有机体,比如酵母、细菌和蠕虫。”论文第一编辑、索尔克研究所植物分子和细胞生物学实验室教授Todd Michael说,“这里,大家可以利用浮萍了解植物的基本原理。”

浮萍是一种生长在淡水中的植物,南极洲以外的所有大陆上都有它的身影。它看起来像漂浮的绿色种子,每株植物只有针头大小。它没有根,只有一个单一的被称为“叶状体”的茎叶融合结构。当其子体从母体上脱芽时,它会像酵母一样进行繁殖。一些专家认为,浮萍可以成为地球上不断增长的人口的重要蛋白质来源。在东南亚部分地区,已经有人食用它了。

为弄清是什么基因导致浮萍快速生长,研究人员在光照和黑暗周期里种植了这些植物,然后对它们进行分析,以确定在一天的不同时间中,哪些基因是活跃的。目前,大多数浮萍的生长受到光/暗周期的调节,大部分生长发生在早晨。

“令人惊讶的是,与其他植物相比,浮萍只有一半的基因受光/暗周期的调节。”Michael说,“大家认为这就是它生长如此之快的原因:没有什么能限制它何时生长。”

研究人员还发现,浮萍没有与其他行为要素相关的基因,如防御机制和根的生长。“这种植物已经摈弃了大部分它不需要的基因。经过演变,它似乎只是不受控制地快速增长。”Michael补充说。

“这种植物有望成为一种新的实验室模型,用于研究植物行为的核心特征,包括基因如何影响不同的生物活动。”参与该研究的霍华德·休斯医学研究所研究员Joseph Ecker说。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1101/gr.266429.120


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