科技日报记者 张梦然
植物伸长和弯曲以确保获得阳光。美国索尔克研究所科学家发现，当植物被树冠遮蔽并同时暴露在温暖的温度下时，会有两种植物因子促发加速生长。发表于《自然·通讯》的这项发现将帮助科学家预测植物会如何应对气候变化，并在全球气温上升损害产量的情况下提高作物生产力。
不同光照和温度条件下的拟南芥细胞（上）和幼苗（下）。最右图所示的幼苗在阴凉和温暖的温度下显示出加速生长。
图片来源：索尔克研究所
研究人员表示，人们以一定的密度种植农作物，但研究结果表明，随着气候变化，需要降低种植密度以优化生长。了解植物如何对光和温度作出反应的分子基础，使人们能以特定方式微调作物密度，从而获得最佳产量。
在发芽过程中，幼苗的茎迅速拉长，突破覆盖的土壤，以尽快捕捉阳光。通常，茎暴露在阳光下后会减慢生长速度。但是，如果植物与周围的植物争夺阳光，或者响应温暖的温度以增加炎热地面和植物叶子之间的距离，茎可以再次迅速伸长。虽然树冠遮荫和温暖的温度这两种环境条件都会促进茎的生长，但它们也会降低产量。
在新研究中，研究人员比较了同时在树冠遮荫和温暖温度下生长的植物，以模拟高作物密度和气候变化。他们使用了模式植物拟南芥，以及番茄和烟草的近亲，来了解这3种植物是否同样受到这种环境条件的影响。
研究发现，在所有3个物种中，当植物同时避开邻近植物产生的阴影并暴露在较温暖的温度下时，它们会长得非常高。在分子水平上，研究人员发现转录因子PIF7是一种帮助基因“开启”和“关闭”的蛋白质，是推动快速增长的主要因素。研究还发现，当作物检测到邻近植物时，生长素会增加，从而促进生长以应对同时变暖的温度。这种协同的PIF7—生长素途径使植物能对其环境作出反应并寻求最佳生长条件。
一个相关的转录因子PIF4在温暖的温度下也刺激了茎的伸长。然而，当阴影和温度升高结合起来时，这个因素就不再发挥重要作用。而先前的研究已表明该因素在相关生长情况中的重要性。
研究人员表示，全球气温正在上升，因此人们需要能在这些新条件下茁壮成长的粮食作物。确定在温暖温度下调节植物生长的关键因素，将有助于开发出性能更好的作物来养活后代。