糖分：植物的隐形温控器

一项新研究发现，植物感知温度的机制比之前认为的更复杂，糖在其中扮演了关键的“隐藏温控器”角色。过去认为植物主要依赖光敏蛋白phyB和ELF-3，但研究表明，糖的参与使得植物在白天和夜晚都能精确感知温度变化并调节生长。这一发现不仅揭示了植物适应光照和热量的协同机制，也为未来培育更能抵御极端温度的作物、保障粮食安全提供了新思路。

光与热的传统认知

植物的生长与光照和温度息息相关。长期以来，科学家认为植物主要通过两种特定的光敏蛋白来感知环境：

• phyB蛋白： 一种生长促进剂，主要在夜间或光线较弱时发挥作用，感知温度并加速植物生长。
• ELF-3蛋白： 通常作为生长的“刹车”，抑制植物生长。

这种模型的局限在于，它主要解释了植物如何在夜间感知高温，但植物在白天经历的极端温度如何被感知，仍然是个谜。

实验揭示的新线索

为了探究植物在白天的感温机制，加州大学河滨分校的团队进行了一系列实验。他们发现，在模拟白天的中等强度光照下，phyB蛋白确实能调控生长。然而，当光线变得非常强烈时，phyB蛋白便会失效。

这引出了一个关键问题：在炎热、光照强烈的白天，植物是如何感知并应对高温的？

研究人员转向了无法进行光合作用的突变植物。这些植物在黑暗中无法感知到高温。但当科学家向它们的生长介质中添加糖分后，情况发生了改变。

要能够响应温度，你需要糖。

这个简单的调整让突变植物在黑暗中也能像正常植物一样对高温做出反应。这一结果出乎意料，明确指出了糖在植物感温过程中的核心作用。

一个更完整的感温系统

新的研究描绘出一个由多个系统协同工作的复杂网络，它们在一天中的不同时间、不同温度下共同调节植物的生长。

• phyB蛋白 在夜间和中等光照下工作，促进生长以应对高温。
• 在强光下，phyB蛋白失效，但高温会解除ELF-3蛋白的生长抑制作用。
• 与此同时，高温还会触发植物细胞中的叶绿体释放蔗糖，无论白天还是黑夜。

这三种机制——phyB、ELF-3和糖——共同构成了一个精密的温控系统，确保植物能够持续适应环境变化。

对未来的意义

理解植物如何感知温度，对于我们在全球变暖的背景下保障粮食供应至关重要。哪怕是几度的温度变化，也可能极大地影响作物的形态和开花时间，从而影响产量。

这项发现为农业提供了新的可能性。通过改造植物内部的温度感应系统，未来或许可以培育出更能抵御高温和寒冷的作物，比如小麦和水稻，确保它们在未来的气候条件下也能茁壮成长。下一步的研究将集中于识别叶绿体中负责释放糖分的具体感应器。