PNAS:植物色素还可以帮助植物检测温度

植物包含几种类型的专门的光敏蛋白质，这些蛋白质通过在吸收光后改变形状来测量光。其中最主要的是植物色素。植物色素可帮助植物检测光的方向，强度和持续时间；一天中的时间；无论是季节的开始，中期还是结束；甚至是光的颜色，这对于避免其他植物的阴影非常重要。

值得注意的是，植物色素还可以帮助植物检测温度。

圣路易斯华盛顿大学的最新研究有助于解释每种植物中发现的少量植物色素对光强度和温度的反应不同，从而使陆地植物能够在数百万年前定居在这个星球上，并使它们适应各种环境地球环境。

理查德·维斯特拉（Richard D. Vierstra）实验室的新作品，乔治·查曼·马林克洛特（George and Charmaine Mallinckrodt）担任艺术与科学生物学教授，本周发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

这些生物学家首次在生化水平上全面鉴定了普通模式植物拟南芥中的植物色素家族。科学家还将该特性扩展到两种重要粮食作物的植物色素中：玉米和土豆。他们没有发现所有的植物色素同工型都相同，而是发现了令人惊讶的差异。

圣路易斯华盛顿大学生物学教授George Charmaine Mallinckrodt

Vierstra说：“理解植物色素如何指导植物生长和发育的大多数方面的一个主要障碍是确定相关的同工型如何共同和独特地起作用，以调节特定的细胞活动。”

植物通常会表达三种或更多种植物色素。

众所周知，植物可以对各种强度的光做出反应，但是其他因素，例如表达水平和信号转导潜力也被认为是罪魁祸首。

Vierstra说：“现在我们知道，同工型的不同生物物理特性也支撑了植物植物色素光感受器家族内独特的信号传导潜能。”

“这些特性在拟南芥，玉米和马铃薯等植物的Phy家族中很明显，表明它们很可能在植物色素的进化中很早就出现了。”

对这些蛋白质的更深入了解将使科学家能够将植物色素用作农业和光遗传学领域的研究工具，光遗传学已利用植物色素仅通过发出光来精确控制细胞事件。

扎卡里说：“令人惊讶的是，两种主要的拟南芥植物色素对不同的光照水平有不同的反应，其中类似于浓重阴影的低水平光照几乎可以完全激活PhyA亚型，而PhyB亚型则需要近乎全日照才能完全活跃。”

Gannam，艺术与科学生物学博士后，也是该论文的第一作者。

结果还表明，为什么PhyB可能在植物感测温度方面发挥最大作用-在变暖的世界中，这一点将变得更加重要。

“植物为生存而进行的斗争对我们来说是陌生的。它们植根于地方，必须适应其周围环境或灭亡，”生物学研究科学家，第一篇论文的第一作者之一E. Sethe Burgie说。

他继续说：“对光的渐变反应对于使植物生长适应环境至关重要，这对于保持植物的生长很重要。”

“它们很可能是检测日照时间减少或减少的必要组成部分，以便在适当的季节开花和结实种子。”

在未来的几个月中，研究人员计划修改和种植表现出不同变异和组合的植物色素，以期在农业研究中改变作物的光感和温度感，以实现农业效益。

https://dx.doi.org/10.1073/pnas.2105649118

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