人们常说杂草只是被低估了的花,而一项新研究支持了这一观点,表明一些所谓的“杂草”应该得到更多的关注。这项发表在《科学进展》杂志上的论文指出,Portulaca oleracea,一种常见的植物,也称为马齿苋,可能影响抗旱作物的培育,使其完全不受气候变化的影响。
超级幸存者
地球目前正遭受前所未有的干旱。根据联合国最新报告,自 2000 年以来,这些灾害的发生频率和持续时间增加了近 30%。这使得世界在应对干旱问题上“处于一个十字路口”。在同一时期,这些事件造成的人员伤亡比任何其他自然灾害都要严重。报告强调,需要“紧急”开发新的适应干旱的策略,并“利用我们能获得的一切工具”。
这项关于马齿苋的新研究表明,这种常见的植物,可能原产于北非、中东或印度次大陆,可能是抗旱工具箱中最好的工具之一。该论文揭示,该植物同时执行两个独立的代谢途径。马齿苋还发展出了一种新的光合作用形式,使其能在炎热、干旱的条件下生存和茁壮成长。
资深研究作者、耶鲁大学生态学和进化生物学教授 Erika Edwards 在一份新闻稿中说:“这是一种非常罕见的性状组合,创造了一种‘超级植物’——这种植物可能在作物工程等领域具有潜在的用途。”
应对高温(和干旱)
马齿苋究竟是如何抵抗干旱的?研究作者表示,所有植物都发展出了自己独特的光合作用形式,即植物吸收阳光并将二氧化碳和水转化为自身食物的过程。事实上,玉米和甘蔗使用一种名为 C4 的光合作用形式来在高��环境下生存,而仙人掌和龙舌兰则使用一种名为 CAM 的不同光合作用形式来在干旱地区生存。作者说,这两种过程都是对典型光合作用途径的“附加”。
之前的研究曾提出,马齿苋利用 C4 和 CAM 光合作用,并且对高温和干旱条件都具有高度耐受性。然而,尽管之前的学术研究认为马齿苋在其叶片中独立使用这两种光合作用形式,但新论文对此提出了挑战。
通过仔细分析马齿苋的叶片,该研究揭示 C4 和 CAM 途径在马齿苋植物中完全结合,并在同一细胞中协同工作,从而提供高度的干旱保护。研究作者通过代谢流模型证实了他们的发现,并首次研究了这种组合式 C4 和 CAM 途径的发展。
研究作者表示,了解马齿苋的光合作用方式可以激发对玉米和其他作物抗旱性进行改良的创新。Edwards 在新闻稿中说:“在这一切成为现实之前,还有很多工作要做。但我们已经证明,这两种途径可以有效地整合并共享产物。C4 和 CAM 比我们想象的更兼容,这让我们怀疑,还有很多 C4+CAM 物种等待被发现。”















