水嫩新發現!科學家找到讓植物保持水潤的神奇分子

水嫩新發現!科學家找到讓植物保持水潤的神奇分子

編譯 柴幗馨

名古屋大學的研究團隊發現一種控制植物葉片氣孔開關的化學分子,只要將這種分子噴灑在玫瑰或是燕麥的葉片上,就能夠防止植物在過度乾旱的逆境下失水過多而產生萎凋的現象。

未來科學家會更深入的分析特殊分子防止萎凋的機制,並將其應用在花卉產業,減少花卉產業中因運送過程中產生的耗損問題。





「氣孔」是植物與環境交換氣體的重要工具,植株進行光合作用時需要打開葉片上的氣孔讓二氧化碳分子進入葉片組織內,經過生化反應將二氧化碳轉換為葡萄糖分子成為細胞生長發育的能量來源。

此外氣孔也有調節水分蒸散的功用,當植物面臨乾旱逆境時,控制器孔開闔的保衛細胞會關閉氣孔以減少水分蒸散。

葉片表皮細胞的有一種照光就會被活化的蛋白質-向光素,而植物就是藉由向光素來傳遞「關閉氣孔」的訊號;一旦向光素接收到藍光照射便會啟動「開啟氣孔」的生理機制,加速蒸散作用消耗植株體內水分。


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圖說:促進氣孔打開的向光素蛋白(黃色)被藍光活化之後,會促進保衛細胞(綠色橢圓形)上的鉀離子轉運蛋白(橘色)吸收鉀離子,使得保衛細胞鉀離子升高因此發生吸水膨脹的現象,導致氣孔打開。而SCL1與SCL2具有抑制向關素傳遞「打開氣孔訊息」的作用,讓植物氣孔維持關閉的狀態。



日本名古屋大學轉化分子生物研究所的團隊從2萬多個化學分子中找到了11種影響氣孔開闔的神奇分子!

其中被命名為SCL1與SCL2的2種分子具有干擾氣孔打開機制的效果,經過5年的試驗研究,團隊證實將SCL1與SCL2分子噴灑在玫瑰與燕麥的葉片表面,會抑制向光素開啟氣孔的生理機制,使得葉片表面的氣孔保持關閉的狀態。

科學家進一步分析兩種化學分子抑制氣孔打開的原因,化學試驗結果顯示,施用SCL1與SCL2分子在植株葉片後,抑制了保衛細胞吸收鉀離子的效率。

由於氣孔打開之前,必須吸收更多的鉀離子使保衛細胞吸水膨脹,進而導致氣孔張開。SCL1與SCL2抑制了保衛細胞吸收鉀離子的能力,因此氣孔順利無法打開。

在植物在氣孔關閉的狀態下,水分蒸散效率也變低,因此能維持植株體內的水分含量達到「保持水潤」的效果。

團隊也將更進一步的將這兩種分子製作成植物保鮮的噴劑,研究主持人木下博士表示:「這項研究不但能應用在日本傳統花道文化產業,開發出能減緩葉片萎凋的製劑,也有機會運用在花卉保鮮技術,降低花卉在運輸過程中的損耗。」

資料來源: 每日科學 April, 2018 Discovery of compounds that keep plants fresh


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