草木非无情，昼夜知运行

山海之声VIP

2024-11-24 12:00

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草木非无情，昼夜知运行

蔡汉以

2024-11-24

你是否注意过，许多花朵在夜晚会闭合，到清晨又会重新绽放？植物并不像我们一样有眼睛和耳朵，但它们却能“感知”时间的流逝。究竟是怎么做到的？让我们一起探索植物基因组中控制昼夜节律的秘密吧！
植物也有“生物钟”。生物钟，又叫昼夜节律，是指生物体内部用来调控24小时周期的一种机制。我们人类依靠它来分辨白天黑夜，但你知道吗？植物也有自己的生物钟。通过这种昼夜节律，植物不仅能“感知”光照变化，还能精准调控开花、叶片生长、光合作用等重要活动。这套“生物钟系统”不仅让植物生活更加有序，还让它们更有效地利用阳光。毕竟，阳光是植物生存的“能量来源”。
植物的生物钟如何工作。植物的生物钟主要依赖基因调控网络。植物体内有一些特殊基因会对光照变化做出反应，这些基因互相配合，共同构成了一套复杂的时间管理系统。以下是植物生物钟的几个关键机制：
1光敏蛋白：植物的“光感器”---植物体内的光敏蛋白，类似于我们人类的“眼睛”。当光照发生变化时，光敏蛋白能感知并传递信号，通知植物体内的其他基因。例如，光敏色素帮助植物感知昼夜长短的变化，从而调控开花时间、种子萌发等重要的生命活动。
2时钟基因：掌控时间的“基因组闹钟”植物生物钟系统中的时钟基因会按照一定规律表达，以实现对时间的管理这些基因彼此之间会产生互相作用，形成周期性变化。例如，LHY 和 TOC1 是植物生物钟的核心基因，它们的表达呈现出昼夜节律性，是维持植物内源24小时周期的关键。
3环状调控：精密的节律控制。植物生物钟的节律依赖于多种基因的反馈回路，它们彼此相互抑制或激活，以实现规律的变化。简单来说，当白天来临时，某些“晨钟基因”会被激活，而这些基因会在夜晚逐渐被抑制。如此循环往复，形成了“昼夜节律”。
植物的生物钟有多重要。
1帮助光合作用更高效。植物的生物钟会在白天激活光合作用相关基因，帮助叶绿体更高效地吸收光能。这样一来，植物在白天可以最大化利用阳光进行光合作用，而在夜晚则通过休眠或关闭部分基因来节约能量。
2精确的开花与开闭管理。许多植物的花朵会在特定时间开放和闭合，这有助于它们吸引到正确的授粉昆虫。例如，向日葵花盘会随太阳的方向移动，这种现象称为向光性，是植物通过生物钟与外界同步的结果。
3提高植物对环境胁迫的适应。植物生物钟不仅帮助它们调整生活节奏，还让它们更好地应对干旱、极寒等环境胁迫。通过合理安排能量的消耗和储存，植物能在不利条件下生存得更好。
植物的生物钟对农业的启示。了解植物的生物钟不仅有助于揭示植物生长的奥秘，还对农业有着重要意义。科学家通过基因组学技术，可以调控作物的生物钟基因，帮助它们适应不同的气候环境，提高产量。例如，在极地地区，昼夜周期较长或较短，通过调整植物的生物钟基因表达，可以培育出更适合该地区生长的作物。
趣味冷知识：植物的生物钟不只是跟着太阳走。
有趣的是，植物的生物钟不仅仅依赖光照变化。研究发现，即使在完全黑暗的环境下，植物的生物钟依然可以维持一定的周期性。科学家将植物置于黑暗的实验室中，植物依然在特定时间开启光合作用、关闭叶片。由此可见，植物的生物钟不仅是对光的反应，更是一种自我调控的精密系统
神奇的生物钟，让植物“精准”生长。植物的生物钟让它们能够协调自身的生命活动，帮助它们适应环境并更高效地生存。正是这些“无形的时钟”，赋予植物独特的适应性和灵活性。
（来源：植物基因组）

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