水稻在中午也会“犯困”？破解庄稼的“午休”密码 《原档首发》埃默里大学的卡罗尔·安德森驳斥了美国选举中存在广泛选民欺诈现象的顽固说法，而且展示了声称捍卫选举公正性的政客和活动人士如何常常试图把某些选民排除在民主程序之外。《原档首发》

　　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】

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