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水稻在中午也会“犯困”?破解庄稼的“午休”密码

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游戏介绍

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  大热天中午,人困了打个盹很正常。但你大概不知道——地里的水稻、小麦,也会“午休”。中午阳光最强的时候,水稻、小麦的光合效率反而会大幅下滑,这个现象被植物学家们称为“光合午休”。它使得光照资源不能被充分利用,约等于粮食“减产”。

  有没有什么办法打断午休,让植物精神起来呢?最近,来自中国科学家的一项研究,做出了有趣尝试。详情发表在6月18日的《细胞》杂志。

  被强光晒坏的叶绿体“厨房”

  要想给植物“提神”,先要理解它们为什么“犯困”。这得从光合作用讲起。

  光合作用,就像植物用阳光做“饭”的过程:叶片里的叶绿体是“厨房”,阳光是“炉火”,水和二氧化碳是“食材”,做出来的“饭”是氧气和糖分。正常光照下,炉火不大不小,一切顺利。可一到正午,阳光太猛,等于突然把炉火开到最大,就会把原本老实本分的氧气分子“点着”,转化成格外暴躁的单线态氧,它专门攻击叶绿体的膜和进行光合作用的关键结构。

  被大量的单线态氧这样捣乱,植物的光合作用自然就变慢了。这就是植物“午休”的根源。

  那么,面对强光照射,植物就这么坐以待毙吗?当然不。它们也有一些“防晒”老办法。比如,把多余的光能转化成热量直接散掉,可是反应往往不及时。再比如,派出“清洁工”去清除捣乱的氧分子,但这些“清洁工”,本身耗能也不低,会影响到产量。所以,庄稼“午休”一直是农业上的老大难问题。

  给水稻装上“智能遮阳膜”

  在新研究中,中国科学院遗传与发育生物学研究所的李家洋院士团队发现,植物体内其实藏着一个相当于“智能防晒开关”的基因。这个基因一旦感知到强光和那些捣乱的氧分子增多,就会像按下开关一样立刻启动,指导生产出一种特殊的“防晒蛋白”。

  这些防晒蛋白在强光到来时,会迅速跑到叶绿体的外壳上,像搭积木一样聚集成一层薄薄的“遮阳膜”,让过强的阳光在进入叶绿体“厨房”之前就被削弱一部分,直接从源头上减少单线态氧的出现。

  于是,团队想到,如果用基因调控技术,加强这个基因“开关”,让它反应更快,并且产生更多的“防晒蛋白”来避免“晒伤”。这样,“午休”是不是就不再必须?

  *基因调控,指生物体通过抑制或促进蛋白质合成,来控制基因表达的过程。它可以被人为干预。

  经过四年在海南、北京、黑龙江等地的种植实验,这批新水稻品种终于能在强光正午稳定地进行光合作用,而且在普通天气下也能正常生长,产量明显胜过常规品种。

  新研究打开新思路

  这项研究,不仅为我们找到了提高产量的新方法,更是打开了一个新思路:

  过去人们老想着,怎么修复植物被强光晒坏的“厨房”,而现在,我们可以直接在强光到达植物核心部位之前,就给它“消消火”。

  国际上普遍认为,这是作物抗逆育种领域的标志性突破,因为这种“防晒机制”很可能在其他作物(比如小麦、玉米)里也有效。如能成功推广,将对应对全球气候变化、保障粮食安全意义重大。

  策划制作

  作者丨江帆 科普作者

  审核丨陶宁 生物医学领域 副研究员

  策划丨高佩雯

  (“科普中国”微信公众号) 【编辑:梁异】

游戏特色

1、《麻豆陈可心作品倩女幽魂麻豆陈可心作品》-{关键词2}

2、结合了射击和英雄养成玩法模式

3、独特的横版滚屏射击

4、非常严密的思维逻辑

5、经典的像素风格画面

亮点优势

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背景设定

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更新日志

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