挑战重力 研究人员揭秘垂枝桃树的神秘生长习性

开创性的研究发现了一种名为 WEEP 的蛋白质,垂枝桃树等垂枝树缺乏这种蛋白质,会导致枝条因生长素分布改变而向下生长。这一发现可能会彻底改变果园管理,使果树种植更加紧密,从而可能提高生产力并优化空间。

植物生长的基本原理是枝条向上生长,根向下生长。一项新研究发表在美国植物生物学家协会出版的国际顶级学会期刊《植物生理学》上,揭示了一个令人着迷的问题的答案:为什么垂枝树种违背了这种自然生长模式?

研究人员发现垂枝桃树中缺少一种名为 WEEP 的蛋白质。他们的研究结果表明,仅一个基因的DNA缺失就会完全改变生长素的定位,从而导致枝条像根一样有意识地向下生长。

“这为如何产生生长素梯度这一难题提供了新的线索,”该研究的通讯作者 Courtney Hollender 博士指出。“我们很高兴也很惊讶地发现了一种新东西,它涉及一种存在于所有植物中的基因,但却不是从拟南芥研究中发现的。”

垂枝树的生长素分布

与标准桃枝相比,垂枝桃枝的枝尖处 电话数据 生长素分布发生了翻转。垂枝枝尖上部组织中生长素反应基因的表达量高于下部组织,这意味着垂枝向下生长是由于枝尖上部生长素浓度较高。

“通过识别与树木如何预先确定和调节树枝方向相关的机制,我希望开发新的育种策略和栽培实践,使果树能够轻松且经济地紧密生长,并排成窄行,以形成果墙”,Hollender 表示,他正在研究垂枝桃树,以优化果园管理和树果生产。“我们的研究强调了植物的微小变化如何产生如此大的影响。”

根据近的一项研究,鱼类正在调整它们的狩猎和觅食模式以应对海水温度升高,模型表明这种转变可能会增加灭绝的可能性。

鱼类和许多其他消费物种一样,在气温升高时需要更多食物,因为它们的新陈代谢也会加快。虽然更丰富的猎物能提供即时的能量来源,但这种所谓的灵活觅食行为意味着鱼类错失了通过食用提供更多热量的更大猎物来满足其长期能量需求的机会。

欧洲比目鱼(Platichthys flesus)是一种守株待兔的捕食者,也是研究数据库中包含的六个物种之一。图片来源:J Fredriksson,Wikimedia Commons

模型食物网计算表明,鱼类的能量需求与实际食物摄入量之间的不匹配可能会导致在气候变暖的情况下出现更多灭绝,鱼类最终会因为吃的不够而挨饿,无法满足其能量需求。该模型也可以应用于其他消费物种,表明这种情况对于食物链中较高位置的物种尤其如此。作者认为,总体而言,这种灵活的觅食行为可能使群落更容易受到气候变化的影响。

“通常人们认为物种会调整觅食方式以最大程度地消耗能量”,iDiv 和耶拿大学的第一作者 Benoit Gauzens 解释道。“但这些发现表明鱼类——以及其他动物——可能以意想不到且低效的方式应对气候变化的压力。”

来自鱼胃的数据

研究人员分析了基尔湾六种具有不同摄食策 bzb 目录 略的具有商业价值的鱼类十年来的胃内容物数据。例如,比目鱼,如欧洲比目鱼(Platichthys flesus),往往是守株待兔的捕食者,而大西洋鳕鱼(Gadus morhua)则是更积极地觅食的捕食者。

研究人员使用了波罗的海西部基尔湾六种不同鱼类胃内容物的数据库。图片来源:N Einstein,Wikimedia Commons

这些数据是从 1968 年到 1978 年全年收集的,可以深入了解鱼类的饮食(它们胃里有什么)以及不同温度下它们的环境中有哪些猎物。胃内容物表明,随着水温升高,鱼类逐渐将注意力从较少的猎物转移到较丰富的猎物。

“波罗的海和其他地区的鱼类物种正面临着许多人为的压力,比如过度捕捞或污染,”莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所 (IGB) 的共同作者 Gregor Kalinkat 补充道。“气候变暖导致的猎物搜寻行为效率降低可能是另一个迄今为止被忽视的因素,导致鱼类资源即使在渔业压力显著降低的情况下也无法恢复。”

利用这些见解,研究人员随后使用基于理论群落的数学食物网模型,计算出不同温度下觅食行为的变化如何影响其他物种和整个生态系统。结果表明,当温度升高时,觅食行为的这种变化会导致鱼类等消费物种的更多灭绝。这些灭绝反过来又会对群落中的其他物种产生连锁反应。

“觅食行为适应当地环境条件通常是维持生态系统高水平生物多样性的关键,”Gauzens 补充道。“因此,在气温升高的背景下,这可能并不完全正确,这令人费解。”

虽然这一发现令人震惊,但目前对其影响的估计是基于理论模型。未来,研究人员希望在自然环境中测试这一机制,并研究不同的生物,看看它们的觅食行为是否表现出相似或不同的变化。

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