武夷山
时间农业的时代来临
2025-10-26 08:07
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时间农业的时代来临

武夷山

    澳大利亚墨尔本大学Pursuit(求索)网站2025年10月16日发表该校理学院生物科学学院Christopher Buckley 博士和同一学院植物细胞信号实验室的Mike Haydon 副教授合写的文章,The time is ripe for chronoculturehttps://pursuit.unimelb.edu.au/articles/the-time-is-ripe-for-chronoculture)。

请DS翻译了全文,但我今天没时间校对了。下面是DS的译文:

 

时机已成熟:时间农业的时代来临

更深入了解农作物的昼夜节律有助于提高农业生产

 

您是习惯早起的人还是喜欢熬夜的人?

这种早起或晚睡的趋势是由我们的生物钟决定的,这个生物计时器确保我们的身体与一天中的时间保持同步。

这种情况在我们的一生中也会发生变化,青少年往往想睡懒觉,而年长者则喜欢提早吃晚餐。这是因为我们的内在节律会随着年龄增长而加快。

 

当我们的昼夜节律失调时,比如长途飞行或夜班之后,我们会感到疲倦和全身不适。这是因为我们的生物钟影响着我们生理的几乎方方面面。

人们日益认识到生物节律对健康和疾病的影响,这种认识正开始以"时间医学"的形式进入临床实践,可以指导诸如最佳治疗时机甚至医院设计等方面的决策。

 

但并非只有人类拥有生物钟。微生物、昆虫和植物也需要能够感知时间,以便使其内部生物学过程与环境同步。

事实上,有记载的第一个证明昼夜节律存在的实验是在18世纪,由自然哲学家 Jean-Jacques d'Ortous de Mairan 在一株含羞草上完成的。

 

植物如何感知时间?

正如人类昼夜节律存在差异一样,植物的内在节律也存在类似的多样性。因此,当环境发生变化时,有些植物的反应会与其他植物不同。

例如,在澳大利亚的春天,如果你向窗外望去,可能会注意到随着白昼开始变长,有些植物的芽会更早地绽放。

或者,同时期在北半球,你会看到在日渐缩短的秋日里,树叶变色和掉落的时间也存在差异。

 

与人类一样,功能正常的生物钟对植物健康至关重要。

那么,昼夜节律的多样性对我们的商业作物意味着什么呢?

 

"时间农业"(chronoculture)——"时间"与"农业"的合成词——是一个新兴概念,旨在利用对植物生物节律的理解来提高农业生产。

它可以包括优化施肥或喷洒农药的时间、24小时监测与自动化、新的育种策略,或者仅仅是选择适合当地或季节条件的正确作物品种。

 

我们最近调查了澳大利亚小麦品种的昼夜节律差异。就像人类一样,我们观察到昼夜节律会随着植物年龄增长而加快,并且发现了相当程度的多样性。

我们发现有证据表明,某些小麦植株的内在节律可能并未与其生长环境达到最佳匹配。

实际上,一些小麦品种可能正在经历慢性的"飞行时差"反应。

 

为了测试这是否可能影响作物健康和生产力的某些方面,我们测量了叶片衰老的时间。这是植物的一种自然老化过程,在此过程中,植物从叶片中吸收养分并将其重新分配到正在发育的籽粒中。

 

令人兴奋的是,我们发现昼夜节律、衰老时间与谷物营养成分之间存在密切关系。换句话说,我们可以通过测量植物的昼夜节律来预测其生命周期的速率。

这告诉我们,小麦植株内部计时机制的微小变化可能会对谷物品质产生影响。这也表明,如果品种或栽培品种的昼夜节律与其生长环境不匹配,将会产生负面后果。

 

植物的生物钟不仅仅控制衰老和开花——它还参与调节许多过程的时间安排,如应激反应、光合作用和代谢。

因此,时间农业具有许多潜在的应用前景,并且随着气候变化,这一概念正变得愈发重要。

 

未来全球气温上升将使世界上一些适宜耕作的土地变得不再适合农业。而其他地区则会变得更适合耕种,但其环境特征可能有所不同。

在澳大利亚,预测当前农业适宜区将向南移至气候更凉爽的地区。然而,更靠南的地区冬季日照较短,夏季日照较长,因此,当前的作物栽培品种可能适应性很差。

 

增加我们对植物生物钟如何运作的了解,可以帮助育种者更快地培育出更适应不同纬度生长的栽培品种。

我们目前正在对一组更广泛的小麦栽培品种进行昼夜节律和农艺性状的调查,以确定导致这种多样性的最重要基因。

 

从这些多样化的植物中,我们希望能找到生物钟的新变异来源,育种者可以利用这些来源来培育能够面对气候变化仍保持产量的作物。

 

通过开展这项研究,我们不仅是在构建关于小麦植株的更完善的科学知识,也是在为一个气候不确定的未来播下更具韧性和更高产作物的种子。

 

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