湿地植物水下“呼吸”机制成抗逆作物培育关键，未来或可直面洪水、干旱气候侵袭

近日，来自日本名古屋大学的一个研究团队发现，湿地植物对洪水具有很高的耐受性。原因在于这类水生植物通常会在根茎内形成溶生性通气组织，即使处于水下环境，依旧能够提供稳定运输氧气和其他营养物质的通道。此外，这些通道还有助于植物抵御干旱。

因此，研究团队对该通气组织形成的潜在机制进行了研究，以更好地了解这种现象，从而为开发能够抵御极端天气变化的作物开辟路径。

相关研究成果发表在《植物科学趋势》期刊上，论文以《非生物胁迫下溶源性通气组织的形成机制》为题，名古屋大学生物农业科学研究科教授中园干雄和该校生物科学与生物技术中心副教授山内贵树为共同通讯作者。

据了解，除了水稻等少数作物外，世界上大多数主要农作物在土壤过度湿润或者干燥时，都会由于根部缺氧而导致生长不良，从而出现产量下降的情况。这也是洪水和干旱会造成作物歉收的主要环境灾害原因所在，而通气组织的形成则可以帮助作物应对这些环境压力。

通气组织是“是植物薄壁组织内一些气室或空腔的集合”，主要有裂生性和溶生性两种形式。此次该团队研究的是溶生性通气组织，其在水生植物中较为常见，具有提供根系“呼吸”所需氧气、调节根际氧化势、排泄废气等功能。

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在某种程度上，我们可以将溶血性通气组织想象成用于水下呼吸的通气管。

例如，在洪水期间，植物被浸淹的根部会与氧气隔绝。为了维持生存，这时某些水生植物便会创造空气通道，将植物的淹没区域与水面以上的部分连接起来。与呼吸管类似，这些路径通过将气体输送到淹没的根部来帮助植物“呼吸”。

然而，当前的主要问题在于，通气组织在小麦和玉米等非湿地物种中并不常见，而且通气组织的形成机制仍旧是个未解之谜。

“如果我们能够从基因上控制所有重要农作物（如玉米、小麦和大豆）根部溶源性通气组织形成的时间和数量，那么全球作物在面对极端环境时的产量损失可能会大大减少。”中园干雄表示。

为解决这个问题，其团队对相关主题的文献进行了调查。最终，他们发现在正常根系生长过程中形成通气组织需要一种名为“生长素”的植物激素，并确定了极端环境下诱导通气组织形成的两个重要因素。

其中，低浓度的氮和磷作为植物生长所需的必需营养素，被发现会增加乙烯敏感性，进而刺激通气组织的形成。

山内贵树推测道，“在沒有限制气体扩散的情况下，乙烯敏感性的增加可能是刺激通气组织形成的有效策略。”此外，乙烯也是引发玉米通气组织的常见因素。

虽然通气组织形成背后的机制仍不确定，但此项研究开辟了提高作物恢复力的可能性，并为气候变化后更好的粮食安全铺平了道路。

而从水下“呼吸”植物成为培育抗逆作物关键这项研究中，我们也可得到一个启发，那就是神秘的植物世界还有太多的可能性值得我们前去挖掘。

前不久，英国广播公司名叫了一部名叫《绿色星球》的纪录片，为人类揭示了一个前所未见的植物世界，也使我们对植物在激烈的生命竞赛中所进化出的生存策略有了更深刻的认知。

负责为该纪录片解说的英国广播员、自然历史学家大卫·爱登堡表示：“植物是人类最重要的盟友，我们的一呼一吸都依赖于植物，然而植物对人类而言，只是静止的旁观者，对于人类的所作所为没有反应，没有怨恨，只会默默死去，而这都是因为我们对植物的关注和了解不够。”

毋庸置疑的是，作为同一个星球生物圈里的重要成员，人类与植物的命运休戚与共。然而我们真的了解植物吗？植物的未来又是什么？

或许，我们最需要做的是放下地球主宰者的莫须有身份，以平等心走进植物的世界。对于未来生态界而言，可能这才是一个最好的“开端”。（综合整理报道）（编辑/小文）