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昆明植物所植物適應(yīng)溫度快速變化的機(jī)制研究取得新進(jìn)展

2011-07-27 09:01:29    作者:鄭國(guó)偉     來(lái)源:昆明植物所     瀏覽次數(shù):

  溫度是影響植物地理分布、生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量的重要環(huán)境因素。植物適應(yīng)高溫或者低溫的最重要和最基礎(chǔ)的方式,是改變細(xì)胞膜的組成以調(diào)整膜的流動(dòng)性,最終保持細(xì)胞膜的完整性和功能。一般情況下,植物膜脂以飽和度的升高適應(yīng)高溫、降低適應(yīng)低溫。但是,膜脂飽和度的變化是一個(gè)復(fù)雜而耗能的過(guò)程。在持續(xù)高低溫快速轉(zhuǎn)換的環(huán)境中(沙漠和高山流石灘等),如果植物采取上述的方式適應(yīng)溫度變化,將是一種不好的“生存和繁育之間的能量權(quán)衡策略”,因?yàn)橹参飳樯婧馁M(fèi)過(guò)多的能量。

  在中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所李唯奇研究員的指導(dǎo)下,鄭國(guó)偉和田波博士提出假說(shuō)認(rèn)為,不同于單獨(dú)的高溫或者低溫環(huán)境中的情況,在高低溫快速轉(zhuǎn)換的環(huán)境中,植物將保持膜脂的飽和度不變,同時(shí)以其它一種快速而低耗能的方式調(diào)整膜脂組成來(lái)適應(yīng)溫度變化。他們用脂類組學(xué)方法,檢測(cè)了橫斷山海拔4500米高山流石灘晝夜巨大溫差的條件下,植物水母雪兔子和線葉叢菔的膜脂分子變化;并設(shè)置了高低溫快速變化的室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn),在排除了紫外輻照等其他野外因素的條件下,檢測(cè)了高山植物須彌芥以及模式植物擬南芥的膜脂分子變化。野外和室內(nèi)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均顯示,在持續(xù)高低溫快速變化的環(huán)境中,植物保持細(xì)胞膜飽和度不變,而采取交換膜脂頭基團(tuán)的方式變化膜脂組成,這種變化方式快速而省能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的假說(shuō),從而提出了植物適應(yīng)溫度變化一種新機(jī)制。

  上述研究結(jié)果以論文“Plant adaptation to frequent alterations between high and low temperatures: remodelling of membrane lipids and maintenance of unsaturation levels”在線發(fā)表于著名雜志Plant, Cell & Environment (34: no. doi:10.1111/j.1365-3040.2011.02341.x )上 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-3040.2011.02341.x/full)。

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