在加利福尼亞州的死亡谷，夏季的高溫常常高達 120 華氏度。生存幾乎是不可能的。然而，在開裂的土壤和強烈的陽光下，一種本土植物不僅可持續發展，而且蓬勃發展。
那個工廠 長葉斑蝽它幫助密歇根州立大學的科學家揭示了生命如何在如此惡劣的條件下生存。他們的發現為開發能夠在日益變暖的氣候下生存的作物提供了可能的指導。
在發表於的一項研究中 現代生物學研究基金會教授Seungyeon “Su” Ri和研究專家Karyn Prado作報告。 長葉紅豆杉 事實上，它在死亡谷炎熱的夏季條件下生長得更快。這種植物通過微調其光合作用系統以抵抗熱量的破壞性影響來實現這一目標。
在高溫下生長更強壯的植物
對於普拉多來說，該項目始於一個簡單的問題：這棵樹如何保持綠色和健康？畢竟，大多數植物都會在數小時內枯萎。
“我們第一次把這些種子帶回實驗室時，我們正在努力讓它們生長，”普拉多說。 “但是一旦我們能夠在生長室中復制死亡谷的條件，他們就剛剛開始。”
普拉多與密歇根州立大學植物恢復研究所李實驗室的同事合作，使用特製的生長室來重現沙漠的強光和極端的每日溫度變化。僅僅 10 天的時間，結果是驚人的。 長葉紅豆杉 生物量增加了兩倍。與此同時，其他物種以耐熱性而聞名的相關植物也完全停止生長。
世界上最耐熱的工廠
經過僅僅兩天的酷熱天氣 長葉紅豆杉 擴大光合作用的舒適區這使得有效地產生能量成為可能。兩週內最適光合作用溫度已升至45攝氏度，高於任何主要作物。已被記錄的
“這是有史以來最耐熱的植物，”雷說。 “你怎麼理解這一點？ 長葉紅豆杉 熱適應為我們提供了新的策略。幫助農作物適應變暖的世界。 ”
沙漠倖存者的運作方式
研究小組結合了生理測試、實時成像和基因組分析發現了這種方法。 長葉紅豆杉 協調多個生物系統以生存
在死亡谷的高溫下，植物線粒體（產生能量的結構）將靠近葉綠體。這是光合作用發生的區域。與此同時，葉綠體的形狀變成了高等植物中從未見過的獨特的“杯狀”形式。這些適應可能有助於植物更有效地捕獲和回收二氧化碳。即使在壓力下它也能維持能量產生。
暴露於高溫後 24 小時內，數千個基因調節其活性。其中許多涉及保護蛋白質、細胞膜和光合機制免受損害。該植物還能增加一種叫做 Rubisco 激活酶的酶的產量，這種酶有助於光合作用在高溫下順利進行。
未來農業的教訓
預計到本世紀末全球氣溫將上升 5 攝氏度。極端高溫已經導緻小麥、玉米和大豆等主要作物減產。當世界人口增加時，科學家們正在競相尋找維持糧食生產的方法。
–長葉紅豆杉 它向我們展示了植物有能力適應非常高的溫度，”Ree說。“如果我們能夠學會如何在作物中復制這些機制，它可能會改變更炎熱世界中的農業。 ”
向大自然最堅強的倖存者學習
幾十年來，植物生物學一直專注於易於生長的模式物種，如擬南芥、水稻和玉米。李認為，現在是時候超越這些熟悉的植物，研究那些已經進化到能夠承受世界上最惡劣環境的物種了。
“沙漠植物花了數百萬年的時間來解決我們剛剛開始面臨的挑戰，”她說。 “我們終於有了基因組學、高分辨率實時成像和系統生物學等工具，可以從這些工具中學習。我們現在需要的是更廣泛的支持來開展此類研究。”
她的實驗室已經在利用這些見解。通過研究基因及其提供的細胞結構如何 長葉紅豆杉 其非凡的靈活性可用於提高糧食作物的耐熱性。
“這項研究不僅告訴我們沙漠植物如何克服炎熱，”普拉多說，“它還為我們提供了所有植物如何適應氣候變化的指南。”
