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2012年8月12日 星期
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科技·生物
决定植物“个头”
的机制被破解自然界中的动植物
正在与气候变化赛跑
2012-08-12

一首脍炙人口的经典日本民歌“红蜻蜓”说明红蜻蜓这种昆虫如何受日本人欢迎了。日本一项最新研究揭开了红蜻蜓身体的秘密——雄性是红色的,而雌性是黄色的。研究人员说,这是因为雄性体内一种色素发生了氧化还原反应。

红蜻蜓是蜻蜓科赤蜻属的总称,有半黄赤蜻和夏赤蜻等约21种。这种蜻蜓雌性成虫和未成熟的雄性都是黄色的,但是雄性在成熟过程中就会慢慢“变色”,从黄色变成了红色。此前人们以为,这种性别的颜色差异是为了便于其繁殖时的辨识。

日本产业技术综合研究所的研究人员采集了夏赤蜻等3种红蜻蜓的体内色素研究发现,它们属于红色特征较强的眼黄素(某些昆虫体壁和翅膀上的还原型色素)等眼色素,加入氧化剂时会变成黄色,再加入还原剂时则又变回红色。如果向黄色的雌性蜻蜓体内注入还原剂,它们也会变成红色。

研究人员认为,可能是雄性红蜻蜓体内引起还原反应的抗氧化物质较多,因此它们在阳光下能减少紫外线等的氧化作用。这是科学家首次在动物身上确认色素在氧化还原反应中的变化,有望应用于开发抗氧化剂。

决定植物“个头”

的机制被破解

日本一项新研究发现,植物体内几种蛋白质的结合程度决定了植物的“身高”。这一发现有望帮助提高农作物生产率。

植物会为适应环境而控制自己的高度,此前研究已知,“ERECTA”蛋白质作为一种受体,与植物的高度有关,但其发挥作用的机制一直未能探明。

日本奈良尖端科学技术大学院大学研究人员在美国新一期《国家科学院学报》网络版上报告说,他们使用拟南芥,研究了在其茎部内皮细胞中产生的“EPFL4”和“EPFL6”这两种蛋白质,结果发现这两种蛋白质与“ERECTA”蛋白质结合后,拟南芥的“身高”会迅速增加,如果这两种蛋白质出现缺陷,拟南芥“个头”会明显偏矮。

生物体内存在决定其特性的“开关”,如同钥匙插入锁孔才能打开锁一般,细胞受体只有与配位体相配合才能发挥作用。研究人员发现这两种蛋白质就是与植物长高有关的配位体。研究人员说,通过阻碍或者促进这两种蛋白质发挥作用,有望开发出不通过转基因也可控制农作物高度的技术,从而提高其生产率。

自然界中的动植物

正在与气候变化赛跑

随着全球气候的变化,自然界中的生物正在面临越来越大的“适者生存”的压力。英国学术期刊最近发表的几份科研报告显示,一些动植物为跟上环境变化的脚步,正在通过各种方式与气候变化赛跑。

英国《皇家学会生物学分会学报》最新刊登的一份报告说,美国杜克大学的研究人员观察了落基山脉地区的芥末植株等植物从1973年到2011年的开花时间变化。结果发现,由于当地冬天越来越暖和,山上积雪融化的时间逐渐提前,这些植物也随之将开花时间提前了13天。

植物提前开花可以增强后代在环境日益变暖中的竞争力,因为提前开花就意味着后代可以更早生长,能更多地利用相对暖和的时间,在与其他植物的竞争中取得先发优势。

动物同样在运用这种策略。美国阿拉斯加大学的研究人员报告说,与40年前相比,2010年当地河流中的鲑鱼到上游产卵区繁衍后代的时间提前了约两个星期。近40年来,当地河流的平均水温已升高约1摄氏度。

这项研究还揭示出“跟不上变化”的后果:当地鲑鱼本来分为早迁徙产卵和晚迁徙产卵两种,随着水温日渐变暖,晚迁徙产卵的鱼群在竞争中的劣势逐渐变大,其数量已下降至少20%。

除了时间方面的应变外,有些生物还以另一种方式与气候变化赛跑,那就是改变自身形态。英国《生物学通讯》最近刊登报告说,澳大利亚阿德莱德大学的研究人员发现,当地植物车桑子的叶片在过去一百多年里变窄了约2毫米。通常在天气越热的地方,这种植物的叶片就会越窄,这样可以减少水分蒸发。

(本栏据新华社电)

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