植物如何應對氣候變遷？台俄科學家一探壓力記憶背後謎團

花兒一年早開、一年晚開，極端氣候已經造成植物與作物時序錯亂，誰都躲不過氣候變遷的帶來的影響，不過其實植物比想像中的更堅強，最近台灣與俄羅斯科學家攜手合作，成功破解植物壓力記憶背後的運行機制，將有助於改善作物對極端天氣的「抗壓性」。

長期環境壓力會導致人們認知功能、記憶力退化等負面影響，這套說法其實也可以應用在植物上，只是壓力源不大一樣，當植物處在乾旱或是洪水等極端天氣下，植物也會覺得壓力大，最終造成全球作物大量減產。

不過最近俄羅斯科學院遠東分院（FEBRAS）的俄羅斯與台灣科學家研究發現，靜止又無聲的植物，其實它的防護機制相當強大，當感受到高溫或其他逆境壓力時，植物會產生壓力荷爾蒙離層素（ABA）以及大量表達熱休克蛋白（HSP），並以此當作信號，根據外部刺激做適當的調整。

在過去的環境壓力與基因表現研究中，科學家發現細胞受熱刺激，會誘導大量熱休克蛋白合成，可用來保護細胞內各種胞器，使細胞維持正常功能，並避免細胞內的可溶性蛋白質在高溫下喪失生物活性。

科學家一直以來都認為植物激素離層素跟熱休克蛋白機制息息相關，兩種不同的系統會攜手應對不同壓力，只不過尚無法得知背後的運行機制是到底如何，而FEBRAS研究模式生物阿拉伯芥，分析其蛋白質交互作用後，已成功找出答案。

論文作者兼項目負責人Victor Bulgakov表示，連接離層素跟熱休克蛋白機制的是染色質重塑複合物SWI/SNF，這種複合物也是構成壓力記憶的功臣之一。

壓力記憶是植物的主要防禦機制之一，會「記得」經歷過的極端條件，當植物接收到離層素和熱休克蛋白的信號後，植物會通過SWI/SNF重塑核小體的組蛋白和DNA之間相互作用的穩定性，進一步控制染色質結構、調節基因轉錄。

研究指出，因此植物在經歷各種波折之後，會產生一定的抗壓性，團隊稱之為「生物工程記憶（bioengineering memory）」。

全球暖化的情況下，作物減產是全世界目前正面對的挑戰，團隊認為新研究將有助於人們提高作物對氣候變遷的抵抗力，不過還是得考慮到植物的記憶與壓力變化，像是在俄羅斯，就需要提升米、大豆和玉米的耐寒與耐旱能力，台灣則是需要提高作物的耐熱度。

（首圖為阿拉伯芥，來源：Jucember 「CC BY-SA 3.0」, via Wikimedia Commons）

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