竹子是世界上生长最快的植物之一。例如,当竹子生长最快时,每天可达114.5厘米。
近日,南京林业大学竹研究所教授魏强与康奈尔大学、国际竹藤中心等研究小组合作,在植物细胞上发表了研究论文。
经过近8年的不断研究,明确了竹子快速生长的细胞学基础及其潜在的生理和分子调节机制,揭示了环境因子——基因——竹节间生长的协调机制,解开了竹子快速生长的谜团,创新了竹子的生长理论。
毛竹 于芬供图
研究人员分析了中国17个主要产区510根竹秸秆和12750根竹秸秆的长度。结合对高生长动力学的分析,发现竹秸秆的第18个节间是竹子高生长的代表性节间。
竹子在快速生长时,有多达40个节间同时进行不同程度的伸长生长。
此外,毛竹节间的生长是模块化的,其生长节间包括细胞分裂区(最长2厘米)、与次生细胞壁增厚的细胞伸长区(最长12厘米)。
这些生长区每天可以长11.8厘米,产生约5.7亿细胞,沉积大量木质素和纤维素,远远超过其他植物的营养生长速度。
研究人员认为,赤霉素可能是直接诱导竹子快速生长的主要激素;细胞分裂素的减少和生长素的积累是导致细胞停止分裂并开始生长的潜在生理因素;脱落酸和机械压力可刺激次生细胞壁的快速增厚。
竹子种群之间的长度差异可能是由快速生长引起的机械压力介导的平衡,并可能由环境温度和细胞分裂和伸长相关基因共同控制。
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