科学探索|马齿苋被发现是一种能够从容抵御干旱的“超级植物” 马齿苋被发现是一种能够从容

【科学探索|马齿苋被发现是一种能够从容抵御干旱的“超级植物”】研究杂草可能是农业科学家未来发展抗旱作物的关键。在一个被气候变化困扰的世界里，一种常见的杂草为如何开发抗旱作物提供了关键的提示。据耶鲁大学的科学家称，马齿苋（其实也被我们视为一种野菜）结合了两种不同的代谢途径，产生了一种独特的光合作用，使该植物能够抵御干旱，同时保持极高的产量。研究人员最近在《科学进展》杂志上发表了他们的发现。

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耶鲁大学生态学和进化生物学教授、该论文的资深作者Erika Edwards说："这是一种非常罕见的性状组合，创造了一种'超级植物'--一种可能对作物工程等工作有用的植物。"
植物已经发展出一套多样化的过程来加强光合作用，这是绿色植物利用阳光从二氧化碳和水合成营养物质的过程。例如，玉米和甘蔗进化出了C4光合作用，这使得植物能够在高温下保持生产力。琥珀类植物，如仙人掌和琼花，有另一种光合作用，称为CAM光合作用，这使它们能够生活在沙漠和其他干燥地区。C4和CAM有不同的功能，然而它们都使用相同的生化途径，作为传统光合作用的"附加物" 。
马齿苋的独特之处在于它同时表现出这两种进化的适应性，使它既能高产又能耐旱，这对一种植物来说是不寻常的组合。大多数科学家认为，C4和CAM在马齿苋的叶子里分别独立运作。
不过，由共同通讯作者和博士后学者Jose Moreno-Villena和Haoran Zhou领导的耶鲁大学团队，对马齿苋叶片内的基因表达进行了空间分析，发现C4和CAM活动是完全整合的。它们在同一个细胞中运作，甚至是顺序进行：CAM反应的产物被C4途径处理。这个系统在干旱时期为C4植物提供了不同寻常的保护。
研究人员还建立了代谢通量模型，预测了一个综合的C4+CAM系统的出现，反映了他们的实验结果。
作者说，了解这种新的代谢途径可以帮助科学家设计新的方法来设计玉米等作物，以帮助抵御长时间的干旱。
Edwards说："就在C4作物（如玉米）中设计CAM循环而言，在成为现实之前，仍有许多工作要做。但是研究结果已经表明，这两种途径可以有效地整合并分享产品。C4和CAM比我们想象的更加兼容，这使我们怀疑还有更多的C4+CAM物种，等待我们去发现。"