密歇根州立大学的bob体育登录新研究表明,植物的光合作用受营养信号的控制

这些发现可以帮助开发更有弹性的植物,这些植物能够承受营养不良的条件,从而提高全球粮食产量。

Hatem Rouached
密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系助理教授Hatem Rouached说。

密歇根州东兰辛密歇根州立大学、卡内基科学研究所和法bob体育登录国国家农业、食品和环境研究所BOB体育最新发表的研究表明,植物依赖复杂、相互依赖的营养关系来调节光合作用,这是用于生长和发育的过程。bob体育合法吗

结果是发表于《自然通讯》

bob体育登录研究人员认为,改善农作物的潜力很大,这些作物需要越来越强的气候变化适应能力,以满足不断增长的全球人口的营养需求。

随着农业工业也在寻求实施更环保的做法,包括使用更少的养分和水资源,了解植物如何应对土地质量和养分可用性下降的生物过程将是至关重要的。

Hatem Rouached他是密歇根州立大学的助理教授植物、土壤和微生物科学系“,他是一个研究小组的成员,该小组研究了缺铁引起的bob体育登录褪绿症(植物叶子变黄),在对拟南芥的试验中,这种病会停止光合作用过程。

植物需要几种微量和宏量营养素的平衡——一种被称为营养稳态的状态——来有效地进行光合作用。如果没有这种平衡,植物可能会减缓光合作用,并显示出明显的痛苦迹象,如褪绿症。

bob体育登录然而,研究人员发现,褪绿症并不完全是由铁的减少引起的。在某种程度上,这也是由于其他营养物质的丰富或减少。

鲁阿奇说,人们对黄化病还不太了解,在农业领域,历史上,种植者会通过添加补充铁来应对叶片变黄。bob体育合法吗

“我们通常所做的是观察每种营养物质本身,这不足以全面了解植物是如何调节营养稳态的,”Rouached说。“我们需要更好地了解营养物质之间的关系,以及植物如何根据营养物质的可用性调节光合作用。表型(可观察到的性状)不能成为我们评估植物需求的唯一方法。”

Rouached图
说明光合作用是如何控制植物的相互依赖的营养反应。由Hatem Rouached使用befunky.com创建的艺术品。
Rouached说,一株表现出褪绿症状的植物实际上可能含有大量的铁,但这株植物发出的信号是,其他地方存在不平衡,比如磷过量。

他说:“在我们的bob体育登录研究中,我们发现一种缺铁引起的褪绿症会变黄并改变光合作用,但当我们同时去除另一种营养物质(磷)时,植物的叶子又变绿了,并重新开始叶绿素的积累和光合作用。”“换句话说,当我们结合营养压力时,植物‘保持绿色’。这告诉我们植物的信号是非常重要的。这就是植物如何根据营养线索整合来告诉自己什么时候适合光合作用,但我们目前对这种信号知之甚少,也不知道它是如何以某种方式表现出来的。”

在之前的研究中,科学家们已经证明,缺乏磷会改变植物的根结构,阻止根系伸长,同时促进侧根和根毛的发育。这是植物为寻找更多可用磷而做出的适应性反应。Rouached指出,缺铁引起的褪绿症也可能是一种适应性反应。

虽然这一假设还需要进一步的探索,但早期的证据表明,褪绿期的叶片通过较少的光吸收和较大的热耗散来保护自己不受高光强的影响。这也可能与铁缺乏引起的对病原体的抗性有关。这些早期的发现进一步说明了识别信号的作用的必要性。

Rouached说:“我认为从我们的研究中得到的重要结论是,需要更好地理解植物营养bob体育登录信号的相互作用,才能真正评估植物的需求。”“例如,我们需要重新考虑化肥管理。如果我们采取的行动不考虑营养物质之间的相互作用,我们可能会创造条件,使植物衰竭。为了全球粮食生产的利益,我们必须纠正这种想法。”

这项工作部分由法国国家农业、营养和环境研究所、AgreeenSkills Plus、密歇根州立大学植物恢复力研究所、卡内基科学研究所、美国国家科学基金会和美bob体育合法吗国能源部基因组科学计划资助。BOB体育

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