【植物與環境】植物記住缺水的經驗而增強抗旱能力

■來自內布拉斯加大學林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)的研究發現當植物經歷一段缺水的期間過後,他們會記住這種經驗而更能夠應付後來的逆境。這個研究將有助於應用在提高作物的抗旱能力。

圖片來源:Rosemary Calvert│Getty Images

編譯│黃佳欣

這個研究室首次以科學證據解釋了從事一般園藝種植或苗圃專業的人員,從以往的經驗所學到的觀念:進行植株移植的時候,在移植之前不幫植物澆水來讓他們渴上幾天會讓植物長得更好。

來自內布拉斯加大學林肯分校的植物學家,麥可‧傅倫(Michael Fromm)參與這項研究,他表示:「這種利用乾旱來使植物變得強韌的方式被普遍地記載於坊間書籍中,但實際上並沒有正式的學術研究報告。而我們似乎發現了這種植栽技巧的機制。」

這項研究已經發表在《自然通訊》(Nature Communications)的線上版。

阿拉伯芥(Arabidopsis)屬於十字花科(mustard family)被認為是絕佳的植物研究模式系統。這個研究團隊包括傅倫、植物分子生物學家佐雅‧艾芙拉莫瓦(Zoya Avramova)與博士後研究員丁勇(Yong Ding),他們比較經歷過乾旱逆境與沒有受到逆境處理的植物。事先經歷過乾旱逆境的阿拉伯芥在遇到下次缺水環境時會快速地做出反應。值得一提的是,沒有事先受過缺水訓練的植物比受過訓練的植物更快枯萎,而且他們的葉子散失水分的速度也比較快。

傅倫提到:「植物能夠記得乾旱的逆境,如此一來可以讓他們度過後來缺水與移植所帶來的環境逆境。」

艾芙拉莫瓦提到:「這種現象都受到分子層次的調控,而我們證實這些轉錄表現的記憶(transcriptional memory)似乎是跟染色質的改變以維持這種記憶有關。」

阿拉伯芥在獲得五天充足的水分供應後,它們就會忘記先前的記憶;然而每種植物能夠記憶的時間長短或許會有所不同。

這是首次發現酵母菌以外更高等的生物具有這種轉錄表現的記憶能力。

傅倫表示:「這項發現有助於作物的育種與生物工程應用於提高它們的抗旱能力,儘管這項研究離實際應用在農業上還需要幾年的時間。」

傅倫說:「我們還有一段長路要走。我們只是剛開始有了基本的認識而已。有可能只是植物對於先前缺水逆境的過度反應而已。他們感到恐慌,而對於逆境的反應減低更甚以往。」

他補充說明:「或許科學家能夠改變這些植物的本能,而幫助或是增進植物在旱季的產能。」

但是一般在家種植花草的民眾們能夠立即地來應用這項發現。

傅倫說:「假如我要移植植株的時候,我會停止澆水幾天,接著給予一整晚充足的水分,再進行移植。」
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 研究出處:UNL Scientists Find Plants 'Remember' Drought, Change Responses to Survive
 延伸閱讀:【生物與環境】非天擇:二度人為擾動拯救物種?

責任編輯:Nita Hsu


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