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新发现的基因有助于生菜在高温天气正常生长
日期:2018-07-03 作者:未知 来源:编译:串丽敏 点击:
     加利福尼亚大学戴维斯分校植物科学研究人员发现一种生菜基因及其相关的酶,会让生菜在高温天气下延缓萌发。这项研究发现可能会使生菜能够全年发芽,甚至在高温天气下也能正常生长。
    对于加利福尼亚州和亚利桑那州规模近20亿美元的生菜市场而言,该研究发现尤为重要,因为超过90%的美国生菜都产自这两个州。该研究结果刊登于《Plant Cell》上。
    研究者表示,由于生菜种子内的这种高温抑制萌发的机制在其他许多种植物中似乎也很常见,因此猜想其他作物也可以接受基因改造,从而改善萌发情况。由于全球气温预计会日益攀升,这项研究因此变得愈发重要。
大多数生菜品种在春季或初夏时节开花,随后掉落种子,这一性状很可能是因为生菜起源于地中海地区,而加利福尼亚州的气候也与其类似,拥有夏季干燥的气候特征。科学家在这些年观察到,一种内在的休眠机制似乎可以防止生菜种子在过于炎热或干燥的条件下萌发,从而维持生长。该天然抑制机制在野生生菜内非常有效,但要将其运用于商业生菜品种生产则存在阻碍。
    在加利福尼亚州和亚利桑那州,生菜行业每天都在各处播撒种子,即使是在九月份,也会在加利福尼亚州的Imperial Valley和亚利桑那州的Yuma播撒生菜种子,这两个地点的秋季气温常常高达110华氏度(约43摄氏度)。
    为了让生菜这类冬季作物在高温天气下能够开始种子萌发过程,农民曾使用喷灌技术冷却土壤,或在播种前通过冷水浸种再晾干进行催芽,但这些方法成本高昂,也并不一定奏效。
    在最近的这项研究中,研究人员从生菜遗传学入手,以便深入了解与温度有关的机制如何控制种子萌发。他们在商业生菜品种的一种野生祖先内发现了第六号染色体区,它能够让种子在温暖的条件下萌发。当研究人员将该染色体区导入生菜栽培品种进行杂交时,这些品种则获得了在温暖条件下萌发的能力。
    进一步的基因定位研究集中在一种特定的基因上,该基因能够控制一种被称为脱落酸的植物激素的产生,而脱落酸能够抑制种子萌发。当种子暴露在温暖湿润的条件下,这一新发现的基因就会在大多数生菜种子内“启动”,提高脱落酸的含量。而在研究人员分析的野生生菜祖先品种中,这种基因在面临高温时并不会起作用,因此脱落酸含量不会升高,此时种子便可萌发。
    研究人员随后证明,他们可以“沉默”或改变栽培生菜品种中的发芽抑制基因,从而使这些品种即使在高温下也能发芽和生长。
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