一种普通杂草可能是抗旱作物的关键

By Good News Network - Aug 5, 202

Translation: David

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最新新研究发现，一种抗旱杂草可能是消除世界饥饿的关键。

这被称为马齿苋的常见植物，但其中蕴藏着有关如何培育有价值的抗旱作物的重要线索。

耶鲁大学的科学家描述了马齿苋如何整合两种不同的代谢途径来创造一种新型的光合方式，使杂草能够承受干旱，同时保持高产。

“这是一种非常罕见的性状组合，并创造了一种‘超级植物’——一种可能在作物工程等领域有潜在用途的植物，”耶鲁大学生态学和进化生物学教授、该研究的高级学者 Erika Edwards 说。今天发表在《科学进展》杂志上的论文。

植物已经独立进化出多种不同的机制来改善光合作用。例如，玉米和甘蔗进化出所谓的 C4 光合作用，使植物在高温下仍能保持生产力。

仙人掌和龙舌兰等多肉植物具有另一种称为 CAM 的光合作用类型，这有助于它们在沙漠和其他缺水地区生存。C4 和 CAM 都具有不同的功能，但使用相同的生化途径作为常规光合作用的“附加物”。

杂草马齿苋的独特之处在于它同时具备这两种进化适应性——这使得它既具有高产又非常耐旱，这对于植物来说是不太可能的组合。大多数科学家认为，C4 和 CAM 在马齿苋的叶子中各自独立运作。

但由共同通讯作者、博士后学者 Jose Moreno-Villena 和 Haoran Zhou 领导的耶鲁团队对马齿苋叶片内的基因表达进行了空间分析，发现 C4 和 CAM 活性是完全整合的。它们在相同的细胞中运作，CAM 反应的产物由 C4 进行处理。该系统在干旱时为 C4 植物提供了不同寻常的保护水平。

研究人员还建立了代谢通量模型，预测了反映他们实验结果的集成 C4+CAM 系统的出现。

作者说，了解这种新的代谢途径可以帮助科学家设计出新的方法来改造玉米等作物，以帮助抵御长期干旱。

“在将 CAM 循环融入进 C4 作物（例如玉米）方面，在这成为现实之前还有很多工作要做，” Edwards 说。“但我们所展示的是，这两种途径可以有效地整合和共享产品。C4 和 CAM 比我们想象的更兼容，这让我们怀疑还有更多的 C4+CAM 物种等待被发现。”