研究人员发现树木能够适应温度变化

Josiah02 · 发表于昨天 16:13

气候变化对地球上的植物生命来说是一个持续且日益严峻的挑战。植物不适应的环境变化会影响它们的生长，使它们面临巨大风险。植物科学家越来越多地试图确定这些环境变化将如何影响植物生命，以及植物是否能够适应新的现状。
密歇根州立大学沃克实验室的研究人员——美国能源部植物研究实验室 (PRL) 的研究人员正在研究纸桦树如何根据它们管理一种名为光呼吸的重要植物过程的方式来适应不断变化的环境。
“如果植物代谢是一条高速公路系统，光呼吸将是第二大交通量道路，”植物生物学系和 PRL 副教授伯克利·沃克 (Berkley Walker) 说道。“我们感兴趣的是了解这条重要通道的道路是否足够大，能够在当前和未来的气候条件下处理所有这些交通量。”
对于人类来说，适应是指我们习惯于新环境。我们在适应冬季寒冷天气或熟悉新工作时都会发生这种现象。
植物也必须适应新的环境。大气中二氧化碳（CO 2）的增加和全球变暖对光合作用和光呼吸产生相反的影响，这使情况变得更加复杂。当温度升高时，光呼吸也会增加，但当 CO 2增加时，光呼吸就会减少。这种权衡可能会改变光呼吸的效率。
在《科学报告》发表的一项研究中，研究人员评估了纸桦树是否会在不同环境条件下调节光呼吸酶的活性。之所以选择纸桦树，是因为它们生活在北方森林生物群落中，这些生物群落位于地球的最北端，预计将成为受气候变化影响最严重的生态系统之一。
生长条件的设计旨在模拟北方森林地区当前、中等和极端气候变化情景，正如政府间气候变化专门委员会所模拟的那样。在每一种情景中，研究人员都以不同的组合改变了周围大气中的二氧化碳浓度并提高了气温。
沃克实验室前研究生、该研究的第一作者卢克·格雷戈里 (Luke Gregory) 说：“这项研究探讨了植物是否根据需求微调其酶容量，或者它们是否保留缓冲，以便有额外的能力来应对不可预测的变化。”
树木是由西安大略大学 Danielle Way 教授实验室的研究人员用种子培育而成的。Way 利用该大学的 Biotron（一种可以模拟地球上几乎任何气候的研究设备）在六种环境条件下培育纸桦树。
生物实验场内生长的纸桦树。之所以选择这些树，是因为它们生长在地球上预计受气候变化影响最严重的地区。图片来源：密歇根州立大学/米切尔·齐默
韦的实验室在树木生长四个月后对其进行了测量，并将树叶剪下来寄给了密歇根州立大学。格雷戈里和他的团队研究了这些树叶中参与光呼吸途径的九种酶及其活性。
他们发现，树木实际上并不会根据生长的气候而增加酶容量，而是在所有六种未来气候情景中保持类似的容量。然而，研究中测量的所有酶容量都超过了光呼吸途径所需的酶容量——这意味着树木即使在不断变化的条件下也能生长。
格雷戈里说：“发现这些植物具有这种安全系数，并且在所有不同的环境中它们都能够拥有这种缓冲能力，这真的很有趣。”
“起初，我们以为需求会发生这种特定变化，但我们发现，所有这些不同的工厂都保留了缓冲。无论是在当前、中等还是极端条件下，它们都能够应对这些不同的变化。”
这是个好消息：树木具有一种内在机制，至少在光呼吸方面，可以帮助它们在气候变化的情况下生存。
然而，这只是理解光呼吸如何以及将继续受到人类引起的气候变化影响的一个难题。
“了解植物如何应对当前和未来的条件非常重要，因为我们的生活需要它们，”格雷戈里说。“了解植物是否能够适应环境，或者经过几代人的努力，它们是否能够适应这些特定的环境，这一点很重要，因为它们为我们提供了大量燃料、食物和纤维。”

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