《自然》：生死一线的关键操纵者

　　

生物通报道：来自VIB和比利时Leuven天主教大学的研究人员的研究人员揭示出一种能解释植物应对胁迫（stress）复杂途径的新机制。这种新发现的控制系统能调控数百个基因的活动，从而使植物能够进入安全模式。当生物体受到刺激以启动储能的同时，能量降低。这种状态可能对植物生长产生负面影响，但是却能让植物临时保护自己不受有害胁迫条件的损害。这些发现还可能拓展到植物以外的生物，而且这些结果可能对了解像癌症和糖尿病等疾病具有一定的价值。

 

植物能够捕获阳光，并利用光作为合成糖的一种能源。它们是食物链的最底层。最终，地球上的所有生物体都要依赖这种光合作用。没有植物，今天我们所知道的这些生命体就不可能存在。但是，如果阳光太少会发生什么情况呢？植物面临的其他胁迫状况都是什么？化境变化能够使光合作用大打折扣并且消耗能用。

 

幸运的是，植物进化出了不同的机制来检测和处理这些胁迫。VIB与哈佛医学院的研究人员发现了一种新的检测和控制系统。该系统由KIN10和KIN11两种激酶驱动。这些也在人体中表达的激酶能够对能量短缺做出应答，例如阳光太少或糖产出太少。它们能够控制一个基因网络的活动，促进从替代资源释放能量（异化作用）并抑制它的同化作用（合成代谢）。用这种方法，植物能够保护自己不受胁迫调节的破坏。

 

这项研究利用拟南芥作为模式生物。在数十年的时间里，这种小草已经成为植物分子和遗传研究的一种经典模型。研究人员分析了影响光合作用和能量生产的大量胁迫条件，如黑暗、除草剂处理和水淹（会造成缺氧）。他们发现，通过过表达KIN10基因（使植物产生更多的KIN10蛋白），胁迫耐受力明显增加并且植物能够存活更长的时间。相反，关闭这些基因的表达，其控制功能也被敲除。

 

通过这项研究，Flemish和美国的同时首次成功证实了KIN10和KIN11是控制植物能量预算和代谢以及生长和存活间脆弱平衡（简单地说就是生与死的选择）的关键因子。

 

研究人员表示，这项研究获得的发现不仅仅局限于植物的功能，它们还可能对人类也同样重要。控制一整套基因表达的KIN10和KIN11也存在于哺乳动物中。因此，由植物研究得到的这些结果还可能有助于研究人员确定出这些蛋白质在人类疾病中的新功能。

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光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并释放出氧气的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量，效率为30%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是他们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

 

古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质全来源于土中。荷兰人范·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。

 

1771年，英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。 1773年，荷兰的英恩豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用。1804年，瑞士的索绪尔通过定量研究进一步证实二氧化碳和水是植物生长的原料。1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。 1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所。1897年，首次在教科书中称它为光合作用。（生物通雪花）