银杏可以活3000多年。现在,在迄今为止最全面的植物衰老研究中,研究人员已经揭示了使银杏(也许还有其他树木)存活这么长时间的分子机制。科学家长期以来一直怀疑但缺少的第一个真正的遗传证据似乎找到:“植物的默认条件是永生”
对树木来说,长寿的人根本没有。有些树木例如银杏可以活3000多年。现在,在迄今为止最全面的植物衰老研究中,研究人员已经揭示了使银杏(也许还有其他树木)存活这么长时间的分子机制。
这项新研究为科学家长期以来一直怀疑但缺少的第一个真正的遗传证据似乎找到:“植物的默认条件是永生”,阿伯里斯特威斯大学的植物生物学家霍华德·托马斯(Howard Thomas)说,他没有参与这项工作。
为了做出这个大胆的主张,研究人员从位于中国湖北省安陆市和江苏省邳州市的34 棵健康的银杏树的薄核开始。(去掉核心不会伤害树木。)检查生长轮后,扬州大学植物分子生物学家王力及其同事发现,银杏的生长在数百年后并没有减慢,事实上,它们的生长速度有时会加快。此外,树木的叶子大小,光合能力和种子质量(所有健康指标)都不会随年龄而变化。
为了找出在遗传水平上发生的原因,研究人员比较了叶子和形成层中的基因表达,形成层是内部木材和外部树皮之间的薄层干细胞,在整个树的生命中分化为其他组织。王说,由于老树只有几层的层状细胞,因此收集足够的材料来工作是很困难的。该团队对树木的RNA进行了测序,检查了激素的产生,并筛选了3至667树龄树木中的信使RNA即miRNA(可开启和关闭特定基因的分子)。
正如预期的那样,与衰老相关的基因表达(生命的最后阶段和致命阶段)在垂死的叶子中可以预测地增加。但是,当研究人员检查形成层中那些相同基因的表达时,他们发现幼树和老树之间没有区别。这表明,尽管叶子等器官会灭亡,但树木本身却不太可能衰老,它们今天在《美国国家科学院院刊》上报道 。
但是,有证据表明树木会随着时间的推移发生一些变化。较老的树木具有较低水平的生长激素(称为吲哚-3-乙酸)和较高水平的生长抑制激素(称为脱落酸)。那些200岁以上的人还发现与细胞分裂,分化和扩增相关的基因表达下降。这意味着,老树中的木质素干细胞不像年轻树那样容易地分裂成新的木材和树皮。
该研究的作者,北京林业大学的植物生物学家林金星说,有可能的是,如果数千年后,木质素细胞的分裂率继续下降,树木的生长可能会减慢,银杏树最终可能会死于老年。但是,大多数树木似乎是死于“事故”,例如病虫害或干旱。
为了了解树木是否随着年龄的增长而更容易受到这种压力的影响,研究人员检查了与病原体抗性和保护性抗菌化合物黄酮类化合物的产生有关的基因。他们发现不同年龄树木的基因表达没有差异,这表明树木不会失去抵抗外界压力的能力。论文作者,北德克萨斯大学丹顿分校的分子生物学家理查德·迪克森说,这是一种“惊人”的能力,可以帮助银杏健康生长数千年。
巴塞罗那大学的植物生理学家SergiMunné-Bosch说,不必担心变老是“人类很难理解的事情”,他没有参与这项研究。他说:“对于这个物种而言,老化不是问题。” “他们必须处理的最重要的问题是压力。”
研究人员说,他们将继续研究银杏树中的突变率,并研究衰老的机制。同时,Thomas和Munné-Bosch都预测其他科学家可能会使用类似的方法来研究其他树木的衰老,从短暂的“实验室老鼠”杨树到参天的古老红杉。