在動畫片中，大力水手吃菠菜會變得高大強壯。那么，讓植物變高的魔法又是什么呢？最近，中科院青島生物能源與過程研究所分子育種團隊發(fā)現(xiàn)了植物長高的秘密，只要“吃”了這種神秘物質(zhì)，原本矮小的植物便能更快長成參天大樹。

柳枝稷的生長“秘密”

距今二十五億年前，植物的出現(xiàn)為人類的誕生提供了賴以生存的環(huán)境和資源；當今世界，人口膨脹導致糧食短缺、能源巨耗、資源枯竭、環(huán)境退化與生態(tài)失衡等一系列重大問題，而其解決方案都直接或間接地與植物相關(guān)。在北美洛基山脈以東，北緯55°以南大草原上生長著一種多年生且光合效率高的草本植物——柳枝稷。因其土壤適應(yīng)能力強，能夠在干旱、寒冷、貧瘠等邊際土壤生長，柳枝稷已經(jīng)在中國、阿根廷、英國、印度、希臘和意大利等國家廣泛引種，用于生態(tài)環(huán)境修復(fù)。另外，柳枝稷還是一種優(yōu)良的牧草和能源草作物，科學家正努力解析控制柳枝稷“身高”的分子調(diào)控途徑，以期得到牧草產(chǎn)量高、綠色能源含量高的柳枝稷新品種。

柳枝稷在野外能夠長到2米左右，畝產(chǎn)干草可達1.5-2噸。中國科學院青島生物能源與過程研究所作物分子育種團隊的研究人員發(fā)現(xiàn)，剪取柳枝稷一段莖節(jié)進行誘導愈傷，在組織培養(yǎng)過程中，出現(xiàn)了一株極其矮小，莖稈缺失，葉片變綠的突變體。因為植物激素是影響植物生長的重要因子，因此科研人員使用不同植物激素對該突變體進行了噴施。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴施赤霉素能夠使柳枝稷突變體的莖稈恢復(fù)正常生長。研究人員將正常生長的柳枝稷作為對照和突變體一起進行轉(zhuǎn)錄組測序，在測序結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，赤霉素合成過程中的編碼內(nèi)根——貝殼杉烯合成酶的基因KS在突變體中缺失，該基因突變能夠?qū)е轮仓臧l(fā)生嚴重矮化，而噴施赤霉素后能夠使柳枝稷突變體恢復(fù)正常生長。

赤霉素的神奇效果

赤霉素作為一種重要的植物激素，在植物莖的生長過程中發(fā)揮重要作用。一方面，赤霉素通過增加細胞壁的延展性來增加細胞的伸長生長；另一方面，赤霉素能夠通過促進細胞周期轉(zhuǎn)換促進細胞分裂?；谏鲜鲅芯?，研究人員正試圖通過調(diào)控控制莖伸長途徑中的基因表達，獲得更高更大的柳枝稷或其他能源草的理想株型。隨著人類社會的發(fā)展，全球能源需求節(jié)節(jié)攀升。而化石能源的過度使用更加劇了大氣污染和全球氣候變暖等一系列環(huán)境問題。因此，尋找新型綠色可再生能源成為擺在人類面前的一項迫在眉睫的工作。

具有理想株型的能源植物能夠吸收更多的二氧化碳，減緩全球氣溫變暖；而且還能夠通過工業(yè)化生產(chǎn)獲得清潔可再生的生物燃料。例如美國能源部 （DOE）就與國家實驗室及私營企業(yè)合作，研制利用柳枝稷低成本生產(chǎn)生物燃料的生產(chǎn)工藝，用作飛機或者汽車的動力來源。其中生物乙醇的使用不產(chǎn)生任何環(huán)境污染物，其燃燒的產(chǎn)物二氧化碳和水能夠重新被植物吸收，形成一個清潔環(huán)保且可再生的循環(huán)過程，從而為人類努力創(chuàng)造一個可持續(xù)發(fā)展的綠色家園。青島晚報／掌上青島／青網(wǎng) 記者 王偉

柳枝稷

柳枝稷是美國本土的一種多年生植物。它在平原上生長迅速、易于存活，可分為低地型和高地型兩種生態(tài)型。柳枝稷生命力極其頑強，在某些地方甚至被認為是有害的野草。分布於美國得克薩斯州草原地區(qū)至加拿大?？捎糜谔釤捯掖既剂?。