在動(dòng)畫(huà)片中，大力水手吃菠菜會(huì)變得高大強(qiáng)壯。那么，讓植物變高的魔法又是什么呢？最近，中科院青島生物能源與過(guò)程研究所分子育種團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了植物長(zhǎng)高的秘密，只要“吃”了這種神秘物質(zhì)，原本矮小的植物便能更快長(zhǎng)成參天大樹(shù)。
柳枝稷的生長(zhǎng)“秘密”
距今二十五億年前，植物的出現(xiàn)為人類(lèi)的誕生提供了賴(lài)以生存的環(huán)境和資源；當(dāng)今世界，人口膨脹導(dǎo)致糧食短缺、能源巨耗、資源枯竭、環(huán)境退化與生態(tài)失衡等一系列重大問(wèn)題，而其解決方案都直接或間接地與植物相關(guān)。在北美洛基山脈以東，北緯55°以南大草原上生長(zhǎng)著一種多年生且光合效率高的草本植物——柳枝稷。因其土壤適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠在干旱、寒冷、貧瘠等邊際土壤生長(zhǎng)，柳枝稷已經(jīng)在中國(guó)、阿根廷、英國(guó)、印度、希臘和意大利等國(guó)家廣泛引種，用于生態(tài)環(huán)境修復(fù)。另外，柳枝稷還是一種優(yōu)良的牧草和能源草作物，科學(xué)家正努力解析控制柳枝稷“身高”的分子調(diào)控途徑，以期得到牧草產(chǎn)量高、綠色能源含量高的柳枝稷新品種。
柳枝稷在野外能夠長(zhǎng)到2米左右，畝產(chǎn)干草可達(dá)1.5-2噸。中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所作物分子育種團(tuán)隊(duì)的研究人員發(fā)現(xiàn)，剪取柳枝稷一段莖節(jié)進(jìn)行誘導(dǎo)愈傷，在組織培養(yǎng)過(guò)程中，出現(xiàn)了一株極其矮小，莖稈缺失，葉片變綠的突變體。因?yàn)橹参锛に厥怯绊懼参锷L(zhǎng)的重要因子，因此科研人員使用不同植物激素對(duì)該突變體進(jìn)行了噴施。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴施赤霉素能夠使柳枝稷突變體的莖稈恢復(fù)正常生長(zhǎng)。研究人員將正常生長(zhǎng)的柳枝稷作為對(duì)照和突變體一起進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，在測(cè)序結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，赤霉素合成過(guò)程中的編碼內(nèi)根——貝殼杉烯合成酶的基因KS在突變體中缺失，該基因突變能夠?qū)е轮仓臧l(fā)生嚴(yán)重矮化，而噴施赤霉素后能夠使柳枝稷突變體恢復(fù)正常生長(zhǎng)。
赤霉素的神奇效果
赤霉素作為一種重要的植物激素，在植物莖的生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。一方面，赤霉素通過(guò)增加細(xì)胞壁的延展性來(lái)增加細(xì)胞的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)；另一方面，赤霉素能夠通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換促進(jìn)細(xì)胞分裂?；谏鲜鲅芯?，研究人員正試圖通過(guò)調(diào)控控制莖伸長(zhǎng)途徑中的基因表達(dá)，獲得更高更大的柳枝稷或其他能源草的理想株型。隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，全球能源需求節(jié)節(jié)攀升。而化石能源的過(guò)度使用更加劇了大氣污染和全球氣候變暖等一系列環(huán)境問(wèn)題。因此，尋找新型綠色可再生能源成為擺在人類(lèi)面前的一項(xiàng)迫在眉睫的工作。
具有理想株型的能源植物能夠吸收更多的二氧化碳，減緩全球氣溫變暖；而且還能夠通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)獲得清潔可再生的生物燃料。例如美國(guó)能源部 （DOE）就與國(guó)家實(shí)驗(yàn)室及私營(yíng)企業(yè)合作，研制利用柳枝稷低成本生產(chǎn)生物燃料的生產(chǎn)工藝，用作飛機(jī)或者汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。其中生物乙醇的使用不產(chǎn)生任何環(huán)境污染物，其燃燒的產(chǎn)物二氧化碳和水能夠重新被植物吸收，形成一個(gè)清潔環(huán)保且可再生的循環(huán)過(guò)程，從而為人類(lèi)努力創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的綠色家園。青島晚報(bào)／掌上青島／青網(wǎng) 記者 王偉
柳枝稷
柳枝稷是美國(guó)本土的一種多年生植物。它在平原上生長(zhǎng)迅速、易于存活，可分為低地型和高地型兩種生態(tài)型。柳枝稷生命力極其頑強(qiáng)，在某些地方甚至被認(rèn)為是有害的野草。分布於美國(guó)得克薩斯州草原地區(qū)至加拿大?？捎糜谔釤捯掖既剂?。
