“未來”植物在“CO2吧”中的快樂生活

材料牛注：研究人員利用分子標記法發現，對于不斷升高的CO2濃度，植物將在基因表達上發生變化，逐步進化為適應高濃CO2的全新植株。研究植物如何演變、探索地球能否繼續綠化迫在眉睫。

南安普頓大學研究人員研究現，植物可以適應大氣環境中持續增加的CO2，研究還涉及了CO2持續上升的長期影響以及全球糧食安全和自然保護等問題，該研究成果發表在期刊Global Change Biology上。

南安普頓大學生物科學專業的Gail Taylor教授說：“2000年以來大氣中CO2排放量的增長速度高于20世紀90年代，并且在有記錄以來，CO2濃度在2013年首次達到了400ppm。 一方面，在短期內，更多的CO2對植物有好處，因為這促進了光合作用和植物的生長，從而推動了糧食和食品生產。事實上，近幾十年來隨著CO2濃度的升高，地球植被正變得越來越綠。”

直到現在，關于CO2濃度上升的長期影響，只有少數報告能讓人們對此有大概的了解。但還沒有利用分子標記法進行實驗作為支撐。重要的原因之一是構建未來環境條件供植物生長，實現起來非常困難。為了解決這個難題，研究人員利用了一種獨特的資源——天然的“二氧化碳吧”，在這里多代植物數百年來受到高濃CO2的影響。意大利Bossoleto的一個“二氧化碳吧”中的長葉車前草和其附近的濃度“控制”點（現今實際的CO2濃度）中生長的車前草進行分子標記對比。結果在總基因表達（指特定基因被激活產生所需蛋白質的過程）上發現了顯著差別。

“研究表明，當把活在今天植物和活在“未來”的植物放置在一起，使其處于相同環境下，來自“二氧化碳吧”的“未來”植物植株更大光合作用速率更高；今天植物和“未來”的植物在上百種基因表達上有差別。特別的是，我們從這些基因表達數據可以預測，地球的綠化將會繼續——它不會隨著CO2的持續上升而停止或減緩，但未來植物中多余的碳很可能成為植物防衛的次生代謝物。這是與植物呼吸系統的基因表達息息相關的。”Taylor教授如是說到。

最有趣的發現之一是，植物在代表著未來的“二氧化碳吧”中生存幾代后葉片表面的氣孔會增多。研究人員預測氣孔數量最終將會有所下降，和過去在地質時間尺度上對植物化石的研究結果保持一致。

Taylor教授補充說：“這是一個反直覺的發現，這顯然表明氣孔數量是在增加的，因為我們已經確定了氣孔數量對高CO2濃度敏感的幾個關鍵因素。其中之一是SCREAM（SCRM2），它是基本螺旋環狀蛋白質家族中的一員，主要作用是調節植物的發育轉變。我們還不清楚這種發展變化的全部后果，但目前的實驗結果表明，經過多代發展，植物將以出乎意料的方式適應未來的高CO2濃度。”

所以擺在我們面前的緊要問題是：應對氣候變化糧食作物可能會如何演變進化？地球綠化是否有可能繼續下去？這對全球自然保護將產生什么影響？

原文鏈接：Molecular signature shows plants are adapting to increasing atmospheric CO2

本文由材料人編輯部顧玥提供素材，羅春蘭翻譯，李卓審核。點我加入編輯部。