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美国科学家在比较新一期《科学进展》杂志上发表论文称，他们的比较新研究发现，马齿苋这种普通植物整合了两种不同的代谢途径，创造出一种新型光合作用，使其变身为超级植物，能在耐旱的同时保持高产。了解这一新的代谢途径可以帮助科学家设计出新方法，使玉米等作物能够抵御长期干旱。
在漫长的进化过程中，植物已经单独进化出各种不同的机制来改善光合作用。例如，玉米和甘蔗进化出所谓的C4光合作用，使它们能在高温下保持产量。仙人掌和舌兰等多汁植物则采用另一种为CAM的光合作用，这帮助它们在沙漠和其他缺水地区生存。
耶鲁大学科学家在论文中指出，常见杂草马齿苋整合了这两种不同的代谢途径，创造出一种新型的光合作用，使马齿苋能在耐旱的同时保持高产这对植物来说是不太可能的组合。论文高级作者、耶鲁大学生态学和进化生物学教授埃里卡爱德华兹说：这是一种非常罕见的性状组合，创造出一种超级植物，有望应用于作物工程等领域。
此前，大多数科学家认为C4和CAM在马齿苋叶内单独运作。但研究小组对马齿苋叶子内的基因表达进行了分析，发现C4和CAM完全整合在一起运作。它们在相同的细胞中运作，CAM反应的产物通过C4的途径进行处理。该系统在干旱时为C4植物提供了不同寻常的保护水平。此外，研究人员还建立了代谢通量模型，预测了C4+CAM集成系统的出现，反映并证了他们的验结果。
研究团队表示，了解这一新的代谢途径可以帮助科学家设计出新方法，使玉米等作物能够抵御长期干旱的环境。
不过，爱德华兹也强调：尽管在将CAM循环编入C4作物(如玉米)之前，还有很多工作要做。但我们已经证明，这两种途径可以有效整合。C4和CAM比人们想象的更兼容，所以可能还有更多C4+CAM物种等待被发现。
(刘霞)
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马齿苋叶
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进化生物学
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发表于 2024-10-20 23:11:47
