光和温度如何共同影响植物生长

植物延长和弯曲以确保阳光照射。尽管观察了这种现象几个世纪，科学家们并没有完全理解它。

现在，Salk科学家发现，当植物被树冠遮蔽并同时暴露在温暖的温度下时，两种植物因子 - 蛋白质PIF7和生长激素生长素 - 是加速生长的触发因素。

该研究结果于2022年8月29日发表在《自然通讯》杂志上，将帮助科学家预测植物将如何应对气候变化，并在影响产量的全球气温上升的情况下提高作物产量。

“现在，我们以一定的密度种植作物，但我们的研究结果表明，随着气候变化，我们将需要降低这些密度以优化生长，”资深作者，索尔克植物分子和细胞生物学实验室主任，霍华德休斯医学研究所研究员Joanne Chory教授说。“了解植物如何对光和温度做出反应的分子基础将使我们能够以特定的方式微调作物密度，从而获得最佳产量。

在发芽期间，幼苗迅速伸长其茎以突破覆盖土壤，以尽快捕获阳光。通常，茎在暴露于阳光下后会减慢其生长速度。但是，如果植物与周围的植物竞争阳光，或者响应温暖的温度以增加热土和植物叶子之间的距离，茎可以再次迅速延长。虽然环境条件 - 树冠阴影和温暖的温度 - 诱导茎生长，但它们也会降低产量。

在这项研究中，科学家们比较了同时在树冠阴影和温暖温度下生长的植物 - 这是一种模仿高作物密度和气候变化的条件。科学家们使用了模型植物拟南芥，以及番茄和烟草的近亲，因为他们有兴趣看看所有三种植物物种是否都受到这种环境条件的类似影响。

在所有三个物种中，研究小组发现，当同时试图避免邻近植物产生的阴影并暴露在温暖的温度下时，植物会变得非常高。在分子水平上，研究人员发现转录因子PIF7是一种帮助“打开”和“关闭”基因的蛋白质，是推动快速增长的主导者。他们还发现，当作物检测到邻近的植物时，生长激素生长素会增加，这促进了生长，以应对同时升高的温度。这种协同的PIF7-生长素途径使植物能够对环境做出反应并适应以寻求最佳的生长条件。

相关的转录因子PIF4也在温暖的温度下刺激茎伸长。然而，当阴影和温度升高相结合时，这个因素不再起重要作用。

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