植物伸長和彎曲以確保獲得陽光。美國索爾克研究所科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物被樹冠遮蔽并同時暴露在溫暖的溫度下時，會有兩種植物因子促發(fā)加速生長。發(fā)表于《自然·通訊》的這項發(fā)現(xiàn)將幫助科學(xué)家預(yù)測植物會如何應(yīng)對氣候變化，并在全球氣溫上升損害產(chǎn)量的情況下提高作物生產(chǎn)力。

研究人員表示，人們以一定的密度種植農(nóng)作物，但研究結(jié)果表明，隨著氣候變化，需要降低種植密度以優(yōu)化生長。了解植物如何對光和溫度作出反應(yīng)的分子基礎(chǔ)，使人們能以特定方式微調(diào)作物密度，從而獲得最佳產(chǎn)量。

在發(fā)芽過程中，幼苗的莖迅速拉長，突破覆蓋的土壤，以盡快捕捉陽光。通常，莖暴露在陽光下后會減慢生長速度。但是，如果植物與周圍的植物爭奪陽光，或者響應(yīng)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(huán)境條件都會促進(jìn)莖的生長，但它們也會降低產(chǎn)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(huán)境條件的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，在所有3個物種中，當(dāng)植物同時避開鄰近植物產(chǎn)生的陰影并暴露在較溫暖的溫度下時，它們會長得非常高。在分子水平上，研究人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子PIF7是一種幫助基因“開啟”和“關(guān)閉”的蛋白質(zhì)，是推動快速增長的主要因素。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)作物檢測到鄰近植物時，生長素會增加，從而促進(jìn)生長以應(yīng)對同時變暖的溫度。這種協(xié)同的PIF7—生長素途徑使植物能對其環(huán)境作出反應(yīng)并尋求最佳生長條件。

一個相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子PIF4在溫暖的溫度下也刺激了莖的伸長。然而，當(dāng)陰影和溫度升高結(jié)合起來時，這個因素就不再發(fā)揮重要作用。而先前的研究已表明該因素在相關(guān)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(diào)節(jié)植物生長的關(guān)鍵因素，將有助于開發(fā)出性能更好的作物來養(yǎng)活后代。(科技日報記者 張夢然)