研究揭示植物根部如何感知光线

  一项日前发表于《科学—信号》杂志的研究表明,植物似乎会将阳光直接输送到地下根部,以帮助它们生长。


  众所周知,茎部、叶子和花朵中的光受体能调控植物生长。虽然根部也拥有这些受体,但至今尚不明确它们如何在黑暗的土壤深处感知光线。


  来自韩国首尔国立大学的Hyo-Jun Lee和同事利用一种来自十字花科的小型开花植物——拟南芥作为模型,研究了该现象。他们发现,拟南芥的茎会像纤维光缆一样发挥作用,将光线向下传导给被称为光敏色素的根部受体。这触发了一种名为HY5、促使根部健康生长的蛋白产生。



  ▲在黑暗处感知光线。(图片来源:Dr John Runions/Science Photo Library)


  当这些植物被改造成拥有光敏色素突变时,HY5的产量开始下降。而当它们拥有HY5突变时,其根部生长受到阻碍并且伸展的角度非常怪异。


  为证实光线是被直接在植物体内传输的而非其激活了穿行至根部的信号化学物质,研究人员通过光纤将一个光源连接到植物茎部。位于根部末端的地面探测器证实,光线被直接传输至此。


  更重要的是,当他们用诸如蔗糖等常见的植物信号化学物质处理黑暗中的拟南芥样本时,并未观察到根部生长有明显增快的迹象。这表明,此类化学物质并不能驱动生长。


  研究还发现,红色光线在植物体内移动的效率最高。Lee介绍说,此类光线的长波长可能是有利的,因为和较短的蓝色和绿色波长相比,它们能穿行得更远。他同时表示,大多数植物都拥有光敏色素,而这表明,直接将光线通过茎干输送至根部是一种被用于优化根部生长的常见机制。


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