綠色來之不易 科學家揭示植物變綠的複雜過程

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綠色植物可以說是地球上最為豐富，而且歷史最為悠久的物種，它們對於人類的生存和維繫地球的生態平衡至關重要。它們能吸收空氣中的二氧化碳釋放氧氣，減小空氣中的放射性物質和有害氣體濃度，減少空氣中的含菌量和灰塵。

綠色植物是地球生命的主要形態之一，它們是一個包含樹木、灌木和藤類植物等在內的龐大群體，根據估計，現在地球上大概包括350000個植物物種。

綠色植物的大部分能源來自於光合作用，水、溫度、濕度和光線是它們生存的基本需求。植物的光合作用藉助陽光和葉綠素，在酶的催化作業下，二氧化碳、水和無機鹽進行光合作用，吸收二氧化碳的同時釋放出氧氣，產生葡萄糖等有機物供植物體利用。

儘管綠色植物對我們十分重要，但長期以來人們對植物細胞如何實現協調生長以及如何綠化都知之甚少。最近加州大學河濱分校的研究人員通過培育「變異「植物，發現了科學家們近幾十年來一直試圖探索的植物細胞通訊途徑。

植物和人類都有獨特的光敏蛋白。對人類而言，這些蛋白質存在於視網膜中，讓我們可以看到周圍的事物。對植物而言，它們被稱為植物色素，主要存在於細胞核中，作為細胞活動的主要控制因子。

當光照射到細胞核中的植物色素時，光合作用將二氧化碳轉化為糖並促進植物生長。然後細胞核向稱為質體的子器官發送命令，將其自身轉化為葉綠體，葉綠體生產綠色色素葉綠素。

負責此項研究的孟教授是一位細胞生物學副教授，他的實驗室是世界上少數幾個專註於植物色素通訊的實驗室之一，他介紹說：細胞核就像是細胞的聯邦政府，而被稱為質體的子器官功能更像是國家。直到現在，我們還不知道細胞核是如何向質體發出「變綠」的指令，讓它們激活光合作用基因的。

從歷史上看，研究的挑戰是確定25000個核基因中的哪一個負責調節細胞的綠化過程。為了找到這個「監管機構「，研究人員推斷，相同的基因不僅要控制植物綠化，還要控制其他過程，比如植物的生長高度。

他們研究了一種小型花卉植物，並用化學方法製造出它的一種變種，使其即使暴露在陽光下也無法製造葉綠體。接下來，他們開始製造不能生成葉綠體和異常高大的個別突變體，最後研究團隊非常幸運的創造了一些同時具有兩種特徵的突變體。

將野生植物DNA與突變植物DNA進行比較，研究團隊確定了兩個負責調控綠化的基因。沒有這些基因的植物對光線沒有響應，不能進行光合作用，從而變成異常高大而且白色的幼苗。

了解葉綠體發育的主要控制機理，對於提高作物產量和幫助植物應對氣候變化有著深遠的意義，而且這一研究成果的好處並不只局限於植物，甚至對癌症研究也會產生影響。

線粒體是植物和動物細胞的發電機，它們在癌症中發揮作用，因為它們與「程序性「細胞死亡有關。細胞核和線粒體之間的通訊類似於植物細胞核和葉綠體之間的通訊。此項研究發現了植物中的細胞核與葉綠體之間的通信途徑，可以對人類細胞中的基因表達及其在癌症中的錯誤調節產生新的見解。

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