不起眼的池塘植物浮萍可以幫助研究人員開(kāi)發(fā)更好的作物

新澤西州新不倫瑞克市(2021 年 8 月 16 日)——浮萍是一種小型淡水漂浮植物，是科學(xué)家們?cè)跉夂蜃兓腿蛉丝诩ぴ龅臅r(shí)代發(fā)現(xiàn)種植更耐寒和更可持續(xù)作物的新策略的絕佳實(shí)驗(yàn)室模型。羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)。

該研究的資深作者、新不倫瑞克羅格斯大學(xué)植物生物學(xué)系特聘教授Eric Lam說(shuō)：“需要新模型來(lái)使用多學(xué)科方法來(lái)解決植物生物學(xué)中復(fù)雜的分子和生態(tài)過(guò)程。”“浮萍非常適合在這些努力中發(fā)揮重要作用。”

該研究發(fā)表在《植物細(xì)胞》雜志上。

浮萍(家庭浮萍)，最小的開(kāi)花和地球上增長(zhǎng)最快的植物，有很多好處，包括提供野生動(dòng)物棲息地和食物被，飼料和生物燃料的可持續(xù)發(fā)展的源泉。但如果管理不當(dāng)，也會(huì)迅速傳播并剝奪池塘中的氧氣，從而殺死魚(yú)類和有益藻類。

浮萍因其全球分布(如鴨子)和快速生長(zhǎng)(如雜草)而得名，從 1950 年到 1990 年，浮萍常用于實(shí)驗(yàn)室研究，然后在基因組學(xué)時(shí)代被大葉水芹或鼠耳水芹(擬南芥)大部分取代，芥菜科中的一種模式植物，提供簡(jiǎn)單的遺傳學(xué)和小基因組。

但過(guò)去十年基因組技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)尋找替代性和更可持續(xù)作物的日益增長(zhǎng)的需求，重新燃起了人們對(duì)浮萍作為模型的興趣，以便在從植物生物學(xué)和生態(tài)學(xué)到時(shí)間生物學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

來(lái)自羅格斯大學(xué)、索爾克研究所和國(guó)際專家團(tuán)隊(duì)的研究人員回顧了浮萍的解剖學(xué)、生長(zhǎng)、生理學(xué)和分子特征，與其他模式植物相比，浮萍具有獨(dú)特的特征，使其成為解決復(fù)雜生物學(xué)問(wèn)題的模式植物的絕佳候選者。一個(gè)例子是來(lái)自多個(gè)浮萍物種的基因組序列表明，與其他模式植物物種相比，這些水生植物的基因數(shù)量較少，這可能使浮萍成為一種更簡(jiǎn)單的植物模型來(lái)表征每個(gè)基因的功能。

此外，羅格斯大學(xué)和索爾克研究所的合作團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表的研究表明，浮萍家族中最小的成員Wolffia可以通過(guò)最大限度地減少對(duì)每日晝夜循環(huán)的基因控制水平來(lái)節(jié)省其生長(zhǎng)能量。

“因此，我們建議浮萍植物家族是一個(gè)極好的平臺(tái)，可以發(fā)現(xiàn)改善植物生長(zhǎng)的新策略以及優(yōu)化植物恢復(fù)力和生產(chǎn)力的環(huán)境響應(yīng)，”Lam 說(shuō)。

盡管浮萍已經(jīng)適應(yīng)了水生棲息地，但它具有與經(jīng)過(guò)充分研究的作物植物相同類型的基因和途徑。

“因此，我們可以從研究這些小植物中學(xué)到的新策略有可能用于重新設(shè)計(jì)傳統(tǒng)作物，賦予它們新的特性，”林說(shuō)。“此外，隨著浮萍生物產(chǎn)品的商業(yè)化發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，我們和我們的合著者樂(lè)觀地認(rèn)為，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室開(kāi)展的基礎(chǔ)研究將有助于將浮萍的驚人生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為新的可持續(xù)作物，從而增加傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。 ”

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