与任何有生命的东西一样，自然界中的植物，无论是在野外还是在农场，都受到有限资源的限制。它们必须分配和优先考虑可用资源——无论是水、光合作用产生的能量还是土壤中的养分——以满足自身需求并应对环境威胁。

长期以来，世界各地研究农业和生态学问题的科学家一直对了解植物在面临干旱、虫害和疾病等威胁时如何调整生长感兴趣。bob体育合法吗研究人员观察到，如果植物生长迅速，其抵御病原体和昆虫bob体育登录的能力就会下降。相反，生长缓慢的小型植物通常比生长迅速的植物具有更高的弹性。

BOB体育密歇根州立大学(MSU) AgBioResearch植物生物化学bob体育登录家Gregg Howe在美国国立卫生研究院和美国能源部(DOE)的支持下，正在努力帮助植物克服这种二元性。

“这被解释为有一个固定的资源池，如果植物将资源用于生长，它们必然会耗尽它们来防御，”密歇根州立大学植物研究实验室的密歇根州立大学基金会教授Howe说。bob体育登录“这是植物科学中一个被充分研究的现象，但我们有一个想法——当时不太可能——我们可以用基因技术生产一种植物，它可以同时生长和保护自己。”

豪的实验室专注于植物防御激素的研究。其中最主要的是茉莉酸盐，也称为茉莉酸，是一种作为防御信号的激素。当植物受到威胁时，例如来自昆虫的捕食，茉莉酸盐会迅速产生，引发植物基因表达的变化，激活植物的免疫系统。与此同时，茉莉酸盐作为一种有效的生长抑制剂，减缓这一过程，直到威胁减弱，植物不再产生激素。

该团队从拟南芥的一个变种开始研究，拟南芥是一种小型开花植物，因其遗传简单和生命周期短而通常被用作实验室环境中的模型。这种植物很适合防御，但可以预见的是，它体积小，生长缓慢。豪开始用其他品种培育一种植物，试图在不牺牲防御优势的情况下重新引入快速生长的能力。在经历了五年和数千个后代之后，他的团队找到了他们要找的东西。

“我记得我有点怀疑他们会成功，但我的学生发现了，”豪回忆道。“实验中的一个后代已经恢复了快速生长的能力。”

新的变种能够长得比它的祖先大得多，但实验的真正考验在于探索它的防御能力。如果它没有保持对攻击的高抗性，研究小组就只能找到一种方法来逆转这种植物典型的生长/防御平衡，而不是超越它。

确定防御的黄金标准是植物如何承受吃叶子的毛虫的暴露。Howe的学生将毛毛虫留在植物上一周，让它们不受限制地进食，并在这段时间结束时称它们的体重。他们发现，在这段时间里，毛毛虫的体重增加得很少，这表明它们并没有以这种植物为食。

经过仔细检查，新的变种除了能够有效地产生大量茉莉酸盐外，还在一种被称为光敏色素的光感受器中产生了第二种遗传变化，光敏色素是植物用来感知光线的。通过降低光敏色素受体的水平，植物可以用更少的能量生长得更快。

该团队已经培育出了一种生长能力和防御能力都很高的植物，但他们的工作远未完成。豪和他当时的研究生马塞洛·坎波斯在9月发表了他们的发现。现在，豪开始研究这种新能力是否可以转化为农作物，从西红柿开始。

Howe解释说:“我们认为成功的机会很大，因为我们在拟南芥中修改的遗传途径在植物物种中高度保守。”“茉莉酸盐和光敏色素几乎存在于所有植物中，所以我们认为我们可以采取同样的方法，并将其应用于粮食作物。”

在田里高密度种植的作物往往互相遮荫。这通常会促使它们快速生长以争夺阳光。这会损害他们的免疫系统。豪说，他的发现可能会使这种植物在不失去防御优势的情况下生长得更快，从而加强粮食安全。

“整个发现是一个惊喜，但正是这个惊喜让你在早上醒来，”豪说。“生长和防御并不一定要对立地结合在一起，能够克服这一点将为更安全的粮食未来铺平道路。”