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植物地下“交流”隐藏“生长密码”
2020-04-01 14:23:00  来源:新华日报  
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  看上去“安静生长”的植物,在看不见的地下世界里却有丰富多彩的“交流”活动。近日,一项由中、德、英三国学者共同参与的最新研究发现,木薯通过根部释放的化学物质,竟然促进相邻的花生增产;也就是说,相邻植物可以通过根部释放的化学物质互相“对话”。这种由化学物质主导的“交流”,可以改变植物生长的微环境、调节养分供给、释放毒素杀死同类、甚至影响产量。

  领衔这一研究的中科院南京土壤研究所研究员孙波告诉科技周刊记者,植物根系从土壤中汲取生长所需的养分,同时也释放化学物质。这些化学物质改变了原本土壤里的水、气、生物等微环境,这些改变很可能对周围其他植物也造成影响。此次,科研团队选取了中国南方耕地常相邻种植的花生和木薯,具体研究植物间的化学信号怎样相互影响。

  木薯包含有毒的氰化物。研究人员发现,木薯根部会向土壤中释放出一系列液态和气态的氰化物,邻近的花生感知到这些物质,会相应释放出气态分子乙烯。在乙烯影响下,花生植株会主动缩减地上部分的繁茂程度,优先保证果实的养分供给。同时,乙烯还能作为“召集信号”,聚集土壤中的有益微生物到花生根部,提高氮、磷等有效养分的吸收率,以进一步提高花生果实的饱满程度和产量。

  破译植物语言、搞清植物亲疏并不是因为科学家们太“八卦”,促进生产才是科学研究的终极意义。“这项研究告诉我们,植物根部释放的化学物质,或许是不同植物间‘交流对话’的关键。搞清这些‘化学对话’如何进行,就有机会解开更多植物的‘生长密码’,也帮助人类更加科学有效地种植农作物。”孙波说。

  以禾本科植物为例,它们所释放的次生代谢物质诸如DIMBOA(玉米中异羟肟酸)之类,不仅能抑制竞争对手的生长,同时也会使自己的果实产量下降。此外,如果周围生存所需的资源有限,有些植物甚至会释放毒素杀死部分同类,维持家族生态平衡。因此,科学家断定,通过监测植物的“化学对话”,能有效帮助把植物次生代谢物质的产生与作物产量维持在一个平衡点。

  科学家还利用植物对其“敌对者”释放的化学物质,成功研制出可以有效抑制病害的生物农药。以烟草花叶病毒为例,这种病毒可感染的植物高达500多种。有研究人员发现,云南的某种野生植物,在遇到携带这种病毒的植物时,会大量分泌出一种次生代谢物,并能有效抵御这种病毒的攻击。他们根据从植物马蓝提取物中分离得到的活性成分,成功研制了一种新型生物农药,不仅能有效防治烟草花叶病毒传染,还最大限度地保护了生态环境。

  相关研究成果已于近日发表在微生物领域权威刊物《微生物组》上。  (记者 张 宣 图/受访者提供)

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责编:张静
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