最新研究阐明了高温夜晚如何抑制水稻产量。
“我们发现，夜晚气温升高会扰乱水稻的生物钟，”北卡罗来纳州立大学生物化学副教授、该研究论文的通讯作者科琳·多尔蒂（Colleen Doherty）说道。该论文发表于《期刊》（Journal of the Journal）。 PNAS.
“大多数人认为植物没有活力，但事实并非如此。植物不断地调节着自身的生物过程——在黎明前开始光合作用，在傍晚逐渐停止，精确地决定如何以及在哪里消耗能量。植物非常忙碌，只是从外部很难观察到它们所有的活动。”
研究人员发现，当夜晚的温度相对于白天升高时，负责调节所有这些活动的生物钟就会紊乱。
“这不仅是一个有趣的科学问题，更是一个全球粮食安全问题。”
“我们早就知道气候变化导致全球气温升高，而且夜间气温上升速度比白天更快，”多尔蒂说。“我们也知道，夜晚气温升高会带来危害。” 水稻生产但直到现在，我们对为什么夜晚气温升高不利于水稻生长却知之甚少。
“我们目前还不了解所有细节，但我们正在缩小调查范围。”
针对水稻产量损失的研究至关重要，因为水稻是每年养活数亿人的重要粮食作物——而且， 气候变化 给全球粮食安全带来挑战。
为了更好地了解温暖夜晚对水稻的影响，多尔蒂与堪萨斯州立大学的克里希纳·贾加迪什和国际水稻研究所的洛夫利·拉瓦斯等同事合作，开展了田间研究。研究人员在菲律宾设立了两个研究点。他们使用陶瓷加热器或加热装置来调节每个研究点不同区域的温度。
由贾加迪什领导的研究团队使用陶瓷加热器将实验田的温度维持在比环境温度高2摄氏度（3.6华氏度）的水平，并每隔三小时从水稻植株上取样，持续24小时。对照组未进行加热，但也在相同的24小时内每隔三小时取样。该团队重复了四次这些试验。之后，他们使用加热帐篷来验证陶瓷加热器试验的结果。
与此同时，多尔蒂领导的研究团队发现，夜间气温升高时，超过一千个基因的表达时间“出错”。具体来说，夜晚气温升高导致数百个基因（包括许多与光合作用相关的基因）在一天中较晚的时间才开始活跃。与此同时，还有数百个基因在傍晚比正常情况下更早地开始活跃，扰乱了作物获得最佳产量所需的精细调控时间。
“目前还不清楚这些基因的具体作用，但很明显，这些相互冲突的时间表变化对植物不利，”多尔蒂说。
研究人员发现，许多受影响的基因受另外24个基因（称为转录因子）的调控。在这24个转录因子中，有4个被认为最有希望进行后续研究。
“我们需要做更多研究来弄清楚这里究竟发生了什么，这样我们才能开始培育能够抵御夜晚气温升高的水稻品种，”多尔蒂说。“水稻是一种重要的粮食作物。其他主粮作物，包括小麦，也会受到夜晚气温升高的影响。这不仅是一个有趣的科学问题，更是一个全球粮食安全问题。”
这项研究得到了美国农业部国家食品与农业研究所的资助。
来源: NC状态
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