光和溫度影響植物生長奧秘揭開

植物伸長和彎曲以確保獲得陽光。美國索爾克研究所科學家發現，當植物被樹冠遮蔽並同時暴露在溫暖的溫度下時，會有兩種植物因子促發加速生長。發表于《自然·通訊》的這項發現將幫助科學家預測植物會如何應對氣候變化，並在全球氣溫上升損害産量的情況下提高作物生産力。

研究人員表示，人們以一定的密度種植農作物，但研究結果表明，隨著氣候變化，需要降低種植密度以優化生長。了解植物如何對光和溫度作出反應的分子基礎，使人們能以特定方式微調作物密度，從而獲得最佳産量。

在發芽過程中，幼苗的莖迅速拉長，突破覆蓋的土壤，以儘快捕捉陽光。通常，莖暴露在陽光下後會減慢生長速度。但是，如果植物與周圍的植物爭奪陽光，或者響應溫暖的溫度以增加炎熱地面和植物葉子之間的距離，莖可以再次迅速伸長。雖然樹冠遮蔭和溫暖的溫度這兩種環境條件都會促進莖的生長，但它們也會降低産量。

在新研究中，研究人員比較了同時在樹冠遮蔭和溫暖溫度下生長的植物，以模擬高作物密度和氣候變化。他們使用了模式植物擬南芥，以及番茄和煙草的近親，來了解這3種植物是否同樣受到這種環境條件的影響。

研究發現，在所有3個物種中，當植物同時避開鄰近植物産生的陰影並暴露在較溫暖的溫度下時，它們會長得非常高。在分子水準上，研究人員發現轉錄因子PIF7是一種幫助基因“開啟”和“關閉”的蛋白質，是推動快速增長的主要因素。研究還發現，當作物檢測到鄰近植物時，生長素會增加，從而促進生長以應對同時變暖的溫度。這種協同的PIF7—生長素途徑使植物能對其環境作出反應並尋求最佳生長條件。

一個相關的轉錄因子PIF4在溫暖的溫度下也刺激了莖的伸長。然而，當陰影和溫度升高結合起來時，這個因素就不再發揮重要作用。而先前的研究已表明該因素在相關生長情況中的重要性。

研究人員表示，全球氣溫正在上升，因此人們需要能在這些新條件下茁壯成長的糧食作物。確定在溫暖溫度下調節植物生長的關鍵因素，將有助於開發出性能更好的作物來養活後代。