植物界的“阿司匹林”可以幫助農作物在氣候變化中生存下來
就像我們服用阿司匹林來緩解頭痛一樣,植物也有自己的藥物形式,可以在它們感覺到壓力的時候提供幫助。據了解,這種有機化合物被稱為水楊酸,它在植物遇到干旱和高溫時自然產生,一項新研究表明,在全球氣溫上升的情況下,這一過程可能被用來保護農作物。
水楊酸天然存在於植物中,實際上是阿司匹林的前體,但在這種合成藥物出現在藥店貨架上之前,它已經被用於緩解疼痛的目的。古埃及人會剝掉柳樹的葉子和樹皮來緩解他們疼痛的關節,希臘醫師希波克拉底也注意到這種化合物能夠緩解發燒和疼痛。
這項新研究的作者試圖更好地了解水楊酸的產生方式以及導致植物產生水楊酸的條件。這使他們找到了被稱為活性氧(ROS)的化學物質,所有生物體都會對環境壓力產生反應。一個例子是人類的皮膚,它在應對惡劣的陽光時會產生高水平的ROS從而導致雀斑的產生和曬傷。但在較低的、安全的水平上,ROS確實發揮著重要作用。
這項研究的論文作者、加州大學河濱分校的Jin-Zheng Wang說道:“在非致命水平上,ROS就像一個緊急行動呼籲,使水楊酸等保護性荷爾蒙得以產生。ROS是一把雙刃劍。”
通過對一種叫做擬南芥的模式植物的實驗,科學家們發現,高溫、無情的陽光和乾旱條件導致植物細胞產生一種叫做MEcPP的報警分子。隨著這種分子的積累,它引發了水楊酸的產生,水楊酸在保護葉綠體方面發揮著重要作用,葉綠體是進行光合作用的細胞器。
研究作者Wilhelmina van de Ven指出:“這就像植物使用止痛藥來治療疼痛,就像我們一樣。”
研究人員們希望圍繞水楊酸如何形成的這些知識能被應用於幫助植物在氣候變化中生存。而這可能會使農作物更耐用從而能夠承受更高的溫度,但其好處可能會延伸到環境的許多其他方面。
研究論文的第一作者Katayoon Dehesh指出:“因為水楊酸幫助植物抵禦隨著氣候變化而變得更加普遍的壓力,所以能夠增加植物生產水楊酸的能力代表著在挑戰氣候變化對日常生活的影響方面向前邁出了一步。這些影響超出了我們的食物。植物通過封存二氧化碳來淨化我們的空氣、為我們提供樹蔭並為眾多動物提供棲息地。提高它們的生存能力的好處是成倍的。”