畝產萬斤的秘密或藏在禾本科的氣孔基因里
為啥禾本科(小編註：別稱早熟禾科，分為620多屬，10000多種，地球陸地大約有20%覆蓋著草，禾本科包括多種俗稱作"某某草"的植物)是地球上最成功的植物？從荒涼的戈壁到積雪的峰頂都有它們的蹤跡。
一些生物學家認為這是因為它們可以快速讓氣體進出葉子，從而光合作用效率更高。新的研究顯示，它們的秘密武器在沒有那麼廣泛分布的闊葉植物的基因藍圖裡也能找到，如果激活它，生物學家就可以創造畝產更高，且能抵禦氣候變化的農作物。
由斯坦福大學的Michael Raissig帶領的生物學家們發現闊葉植物和禾本科植物使用同樣的基因製造氣孔，即葉子上讓水和氣通過的開口，但是它們在不同時間打開和關閉這些基因，以創造不同形狀的細胞。
他們的研究「可以用來改進人類用作食物或者燃料的禾本科生長情況，」研究合著者，同樣來自斯坦福大學的Dominique Bergmann說。
跟人類一樣，植物也要呼吸氣體才能生存。葉子上的微孔，也就是氣孔(stomata，希臘語的意思是「嘴」)可以幫助植物換氣。
氣孔的歷史相當悠久，在距今4億年前的化石上就發現了它們。
當氣孔打開時，像二氧化碳，氧氣和水蒸氣這樣氣體可以進出，這一過程是由一對保衛細胞控制的。當諸如鉀這樣的溶質被吸入時，水分也會進來。隨著它們膨脹，保衛細胞向外彎曲，氣孔就打開了。
但是並非所有的氣孔都是一樣的。闊葉植物有著形似腎臟的保衛細胞，而在類似小麥和竹子的禾本科上，保衛細胞是啞鈴狀的。
上：二穗短柄草的啞鈴狀氣孔；下：擬南芥的腎狀氣孔
啞鈴狀的保衛細胞之所以更加高效是因為它們需求更少的溶質和水，而打開的孔徑尺寸跟腎狀保衛細胞的一樣大。它們同樣可以應對環境變化，因此能夠充分利用換氣，使之更加快速。
2007年發表在Plant Physiology上的一項澳大利亞研究在禾本科的小麥上發現，它的氣孔打開關閉的速度比其他非禾本植物的快了一個數量級。
所以禾本科是否擁有一組不同的基因，可以產生啞鈴狀的保衛細胞，或者它們跟闊葉植物有著同樣的基因，但是打開的方式不一樣呢？這就是Raissig和他的同事要解決的問題。
他們篩選了禾本科二穗短柄草(小麥的親戚)的基因組，發現它的啞鈴狀氣孔基因跟擬南芥的腎狀基因是一樣的。
但是它的調節系統是不一樣的。二穗短柄草使用一種不同的「轉錄因子」網路，即跟特定DNA序列綁定的蛋白質，可以控制基因的打開和關閉。這決定了植物有多少個氣孔，氣孔的位置以及形狀。
Bergmann說，這些發現包含了一種「構造氣孔的萬能工具包」，將可以用作改進產量和抗旱性。
他們的研究發表在《美國國家科學院院刊》上。
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