植物把它的气孔“关”得越紧，其失去和生长需要的水分也越少；而对某些植物进行遗传工程改造，能给农民提供更有效的节水农作物。
关于植物如何呼吸的新发现，可能有助于科学家设计出需水量较少的植物。这项研究成果发表在2009年12月的《自然·细胞生物学》上。
该研究的带头人、加州大学圣地亚哥分校的生物学教授朱利安·施罗德（Julian Schroeder）说，半个世纪前就已经知道，植物的气孔（stoma）能够根据空气中二氧化碳的浓度以不同的速率开启。不过科学家至今也不明白这个过程是怎么进行的。施罗德博士和他的同事报告，他们已鉴定出植物中能检测二氧化碳并促进植物气孔开启和呼吸的特定传感器。
植物把它的气孔关得越紧，它失去的水分就越少，它生长需要的水也越少。目前大气中二氧化碳的水平比工业化前增长了40 %，植物现在似乎能够得到大量的二氧化碳，并同时向外排出很多水份――这是温室气体积累带来的一个离奇、也可能是有益的结果。
“正常情况下，植物每吸收一个CO2分子，就要失去200个水分子，”施罗德说，“这真是个庞大的数量。”他认为，“保存”水的策略并不是对所有的植物都起作用，这个问题取决于植物检测到二氧化碳的情况而言。拥有敏感的传感器的植物能保存水，但对于拥有较弱的CO2受体的其他植物来说，由于不能检测到增加的CO2的水平，就错过了“保存”水的机会。
施罗德的实验室发现，通过增加一种受体蛋白（carbonic anhydrase，被称为碳酸酐酶）的额外的拷贝，植物的气孔便会拉紧，由此提高了保水效率，同时仍能得到足够的二氧化碳。他说，对某些植物进行遗传工程改造，能给农民提供更有效的节水农作物。
“例如，这在加州可能就很有用。”他说，“我们看到的是植物能正常生长，但需要较少的水。”在加州，从小溪、河流引来的水和从地下抽上来的水中，79%用于农业，这一数据来自加州水资源部。
没有参与这项研究的斯坦福大学生物学家沃尔夫·弗罗默（Wolf Frommer）说，当人们正在为二氧化碳排放增长和水源日益减少而苦想应对之策时，这项研究提供了一种帮助植物应对环境变化的方法。
“随着全球变暖加剧，我们至少要提供可能的解决办法。”弗罗默博士说，“如果我们知道这是如何进行的，就能利用转基因的方法种植植物。”
不过，帮助植物“保存”水仍有一个问题。当植物通过气孔释放水分时，这会使叶片温度降低，就像出汗会使人凉快一样。但可以防止植物叶片的干枯，特别是在沙漠地区。
对此，弗罗默解释说，生物工程是一个缓慢调节的过程，可能还存在另一个未被发现的基因，即在操作时，它能在叶片变干时促进植物开启气孔。
“在上调或下调一个基因方面，我们可以少考虑一些，但是要有一个综合的解决方案，”他说，“这是几亿年来进化一直在做的事情，为了养活日益增加的人口，我们不得不更快做这件事。”
资料来源 The New York Times
责任编辑 则 鸣