客觀日本

日本Kazusa DNA研究所等發現臭菘抗積雪能力強且多樣性水平高

2023年09月11日 生物醫藥

在植物界中,有近百種能夠使花朵溫度升高的發熱植物。通過發熱使花朵變暖,擴散花香,吸引昆蟲前來傳播花粉。臭菘類是唯一生活在東北亞寒冷地區,會在雪解凍後外界溫度接近0℃的夜晚發熱,在開花約一週的時間裏,溫度一直保持在20℃左右的植物。然而,它的近緣植物——花瓣較小的日本臭菘(日語稱姬坐禪草)卻沒有表現出這種特性。

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為什麼臭菘與其他發熱植物不同,會在寒冷地區發熱,一直是未解之謎。

Kazusa DNA研究所(千葉縣木更津市)先端研究開發部的佐藤光彥研究員、宮崎大學農學部的稻葉靖子副教授等人組成的研究團隊將臭菘和日本臭菘的日本國内生長地點以及博物館標本記錄的分佈資訊及詳細環境數據進行了對比,發現二者的分佈與積雪深度有關,臭菘更多地生長在積雪更深的地區。此外,使用距今最近的2萬年前的最後一次冰河時期的氣候預測數據,發現相較於日本臭菘,臭菘現今的分佈情況更接近當時。另外,研究團隊還調查了從日本各地採集的臭菘和日本臭菘的葉綠體和核DNA,發現臭菘的遺傳多樣性水平更高。

研究人員由此推測,無法發熱的日本臭菘在冰河期後逐漸遷移到了積雪深度上更適合其生長的地區,而能夠發熱的臭菘在一直停留在同一地區,遺傳多樣性也逐漸累積到了如今的水平。

此次發現的線索可以幫助人們理解為什麼臭菘在積雪地帶會發熱、發熱植物為什麼會發熱等適應力意義。隨著未來進一步的研究,有望更深入地瞭解植物環境適應力的機制,探討在大規模環境變化下保護植物的方法。相關研究成果已發表在《Ecology and Evolution》上。

原文:《科學新聞》
翻譯:JST客觀日本編輯部

【論文資訊】
雜誌:Ecology and Evolution
論文:Potential contribution of floral thermogenesis to cold adaptation, distribution pattern, and population structure of thermogenic and non/slightly thermogenic Symplocarpus species.
DOI:doi.org/10.1002/ece3.10319