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大自然是如何制造树叶的?

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编译/花花  审稿/西莫  责编/雷鑫宇

近日,英国约翰·英纳斯中心的科学家们,通过研究食虫植物丝叶狸藻,发现了植物制造叶子的秘密配方。相关论文发表于《科学》杂志。

丝叶狸藻是一种食虫植物。在漫长的进化过程中,它长出了不同寻常的杯状叶子以及叶子上用于捕捉猎物的诱捕器。

通过对丝叶狸藻的研究,英国约翰·英纳斯中心的科学家们发现了植物制造叶子的秘密配方。相关论文最近发表于《科学》杂志。

为了了解植物制造叶片的一般原理,约翰·英纳斯中心的科学家们一直在研究水生植物。在这项研究中他们发现,叶芽中基因活动的简单转移为植物形成各种形状和大小的叶子提供了一种灵活的机制。

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丝叶狸藻。

Enrico Coen教授说:“我们发现了一个普遍的原理,植物可以形成扁平状、针状,以及杯状的叶子。而食虫植物复杂的叶片形状,就是通过叶芽基因活动的简单转移,从扁平叶片进化而来的。让我们惊讶的是,如此简单的机制竟然可以促成如此多样的叶子形状。”

Coen教授实验室之前的研究已经确定了一种极性场(内置的细胞罗盘),它可以从一层细胞开始,引导叶子的生长和成形。

在最近的这项研究中,研究人员利用分子遗传分析和计算机建模展示了细胞层最初的形成情况,并确定了第二个极性场和参与建立该极性场的基因活动域。

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分析结果表明,诱捕器的启动和发育与被限制在狭窄区域的基因活性有关。如果没有这些限制,诱捕器就不能发育,只能形成针状叶片。

为了便于光合作用,大多数叶子都是扁平的。那么,当科学家们在探究植物制造叶子的一般原理时,为什么要研究这些例外的杯状叶呢?

“通过研究海拔与水沸点的关系,我们认识到沸点与气压相关的一般性原理。类似地,如果我们想知道为何大多数叶子是扁平的,也可以研究食虫植物叶子这样的特殊例子。” Coen教授解释说。

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通过了解叶片形成的原理,科学家有望开发出可持续发展性更好的作物。

期刊来源: 《科学》

期刊编号: 0036-8075

原文链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-11/jic-nsr112119.php

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