任霄鹏

 

 

图片说明：科学家对植物体内钙调节与生长机制进行的研究，

为消除酸雨对糖枫等植物的破坏作用开辟了道路。

3月9日的《科学》杂志发表杜克大学裴真明领导的一个研究小组做出的有关植物体内钙调节与生长机制的最新研究，该成果有望减少酸雨对植物的破坏和影响。裴真明表示，“我们的结论有助于科学家理解植物系统是如何应对土壤中的钙流失，从而设计出合理的策略来保护环境。”

 

酸雨通过滤去植物叶子及它们赖以生存的农业和森林土壤中大量的钙物质，从而破坏植物中的钙平衡。稳定可靠的钙补给对植物生长和生理功能调节至关重要，植物通过根从周围土壤中吸收溶解在水中的钙。钙通过植物体内的水循环来维持细胞的结构刚性。但是，植物的钙补给每天都会周期循环，夜晚达到最小值。

 

植物利用分子传感器和化学信息流来探测和调节水和钙等重要营养物质的存储与分布。为了在实验室跟踪研究拟南芥（Arabidopsis）体内的钙传感器，裴真明和同事利用最初在水母体内发现的发光分子对钙进行标记。同时，为了推测出钙传感器的具体角色和作用，研究人员引入了一种经过改造的传感蛋白副本来阻止钙传感器起作用。

 

裴真明表示，钙传感器试图探测植物体内的钙含量并使其与生长发育协调起来。“如果传感器探测到钙不足量，它们会‘告诉’植物延缓生长，直至获得了更多的钙。”

 

尽管酸雨掠夺了土壤中大部分的钙，剩余的钙对于植物生存来说也是足够的。但是裴猜测在拟南芥植物中，传感器可能会把钙含量“较少”曲解为“很少”，从而产生不必要的关闭生长信号。

 

裴真明说，“上个世纪一些地方的土壤丧失了75%的含钙量，一个解决办法就是向土壤中加入新的钙。但是不可能所有需要的地方都能如此，况且这样做成本很高。或许植物的钙传感器能够代替起作用，采用一些方法能使钙传感器能够将‘较少’解释为‘仍够’，就有望使植物继续制造新的细胞壁。”

 

支持该项研究的是美国国家科学基金委（NSF）、美国农业部以及中国厦门大学。裴真明现为厦门大学特聘教授、教育部长江学者。

 

裴真明