不起眼的池塘植物浮萍可以幫助研究人員開發(fā)更好的作物

新澤西州新不倫瑞克市(2021 年 8 月 16 日)——浮萍是一種小型淡水漂浮植物，是科學家們在氣候變化和全球人口激增的時代發(fā)現種植更耐寒和更可持續(xù)作物的新策略的絕佳實驗室模型。羅格斯大學領導的研究發(fā)現。

該研究的資深作者、新不倫瑞克羅格斯大學植物生物學系特聘教授Eric Lam說：“需要新模型來使用多學科方法來解決植物生物學中復雜的分子和生態(tài)過程。”“浮萍非常適合在這些努力中發(fā)揮重要作用。”

該研究發(fā)表在《植物細胞》雜志上。

浮萍(家庭浮萍)，最小的開花和地球上增長最快的植物，有很多好處，包括提供野生動物棲息地和食物被，飼料和生物燃料的可持續(xù)發(fā)展的源泉。但如果管理不當，也會迅速傳播并剝奪池塘中的氧氣，從而殺死魚類和有益藻類。

浮萍因其全球分布(如鴨子)和快速生長(如雜草)而得名，從 1950 年到 1990 年，浮萍常用于實驗室研究，然后在基因組學時代被大葉水芹或鼠耳水芹(擬南芥)大部分取代，芥菜科中的一種模式植物，提供簡單的遺傳學和小基因組。

但過去十年基因組技術的進步以及對尋找替代性和更可持續(xù)作物的日益增長的需求，重新燃起了人們對浮萍作為模型的興趣，以便在從植物生物學和生態(tài)學到時間生物學的各個領域進行發(fā)現。

來自羅格斯大學、索爾克研究所和國際專家團隊的研究人員回顧了浮萍的解剖學、生長、生理學和分子特征，與其他模式植物相比，浮萍具有獨特的特征，使其成為解決復雜生物學問題的模式植物的絕佳候選者。一個例子是來自多個浮萍物種的基因組序列表明，與其他模式植物物種相比，這些水生植物的基因數量較少，這可能使浮萍成為一種更簡單的植物模型來表征每個基因的功能。

此外，羅格斯大學和索爾克研究所的合作團隊最近發(fā)表的研究表明，浮萍家族中最小的成員Wolffia可以通過最大限度地減少對每日晝夜循環(huán)的基因控制水平來節(jié)省其生長能量。

“因此，我們建議浮萍植物家族是一個極好的平臺，可以發(fā)現改善植物生長的新策略以及優(yōu)化植物恢復力和生產力的環(huán)境響應，”Lam 說。

盡管浮萍已經適應了水生棲息地，但它具有與經過充分研究的作物植物相同類型的基因和途徑。

“因此，我們可以從研究這些小植物中學到的新策略有可能用于重新設計傳統(tǒng)作物，賦予它們新的特性，”林說。“此外，隨著浮萍生物產品的商業(yè)化發(fā)展勢頭強勁，我們和我們的合著者樂觀地認為，我們在實驗室開展的基礎研究將有助于將浮萍的驚人生產力轉化為新的可持續(xù)作物，從而增加傳統(tǒng)農產品的產量。 ”

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