增強綠色生命適應不同環境的能力
發表時間 2019-08-06 11:46 來源 未知

  生命的基本特性就是在特定的環境中進行新陳代謝,并經歷生長、發育和繁殖后代的過程。在這個過程中生物要適應周圍的環境, 并獲得所需的各種成分。生命演化過程中形成不同類群的物種,不但有多樣性的生命特征,也包括適應不同環境的能力。

  許多動物遇到環境的變化時,會離開不利自已生存的環境。許多微生物,或者因環境的變化而消亡,或者會產生某些變異去適應環境的變化。植物通常很難離開固有的環境,有時候不能適應環境的變化,例如遇到干旱、缺水,酷暑或寒冷,以及土地的鹽堿化等變化,就會影響其生存,乃至造成許多種群的滅亡。所以保護自然的生態環境,維護綠色生命的多樣性是十分重要的。

  植物雖是沒有神經系統,但它們也是從原始的單細胞生命演化過來的一大類物種。其主要特征就是許多細胞內含有葉綠體。葉綠體是由最初的藍藻類生物變化過來的,它與植物共生成為植物細胞獲得光能的一種重要細胞器。植物也因之通稱為綠色生命。它們對各種生物繁衍的最大貢獻是它們會捕獲太陽的光能,釋放出人與其它生命所需要的氧氣。誠然,綠色植物在全球物種繁衍中起到重要作用。植物生長和發育過程中將地球上的碳元素轉化為人類和各種生物所需要的有機碳水化合物和蛋白質。其中所積累的碳素是全球多樣化的生命所需要的。如今許多專家學者關注全球碳素的循環,需要通過植物增加全球的碳匯。

  生命的運動是需要能量的。古代生物埋藏在地下形成的煤炭、石油、天然氣······等能源是有限的。人類需要新的獲得能源的技術,也需要維護自然環境中的綠色生態。被人砍伐的林木,乃至任人踐踏的的小草,都在悄悄地為地球的安康和增加地球碳匯做出貢獻。在人口劇增的世界里,在不顧及綠色生態的情況下一些產業的發展造成了土壤、河流、大氣的污染。維護全球的綠色生態是人類非常重要的使命。

  從農耕時代開始一些容易開花結果的植物慢慢地被人類改造成栽培物種。在人類的養護之下,一些農作物逐漸消失了原先的野性。因為在耕作條件下,在水肥充足的情況下,一些農作物抵抗不良環境的能力逐漸衰退。在山野中許多野生物種都要適應在多變的自然條件,才會在自然選擇中留存下來。許多野生植物都具備適應多變的環境,否則,就會被淘汰。適者生存是自然界生命演變的規律。

  在生物與環境相互關系中生物內在的生存潛力也是在進化過程中形成的。也就是說植物既有內在的生長和發育的潛力,也有適應環境變化的內在基因,適應不良環境的內因。所有這些維護生存的內因都在基因及其相關的DNA結構中。

  現在的農業高新技術不僅是為了人類衣食住行的需求,也是世界環境改良相關的綠色生態問題。10多年前的科學研究已經發現有一些植物內含的基因是與植物能否適應環境變化相關。也叫稱之為植物的抗逆性?茖W研究分析出一些植物抗逆性,源于抗逆基因的功效。增強了植物抗逆性相關基因的作用,就會提高這種植物的抗逆性,即提高了植物對環境變化的適應性。

  另外,植物,以及一些動物都是與微生物共生的。植物根莖葉等部分常有內含的微生物。植物適應環境,增強其適應環境的能力,也與植物內存的共生菌相關的。植物內生菌和根際微生物對于植物從環境中獲得營養,增強其適應環境的變化是很重要的。這也是我們實驗室在植物與環境相互關系的研究中得到很有實用價值的認知。我們做了一些生物菌肥的研究和產業化應用。我們的關注點就在于要理解哪一種農作物更愿意同哪一種微生物結伴而生。有了這方面的認知,還可以做成某種農作物專用的菌肥。

  所以我們要理解生命世界里“協同進化”( co-evolution)的道理。人類需要同其他物種,尤其是綠色植物,以及有益的微生物搭伴而生。這也是我們在美麗鄉村建設中,以及科技扶貧和發展地區特色農產品和藥材, 乃至引進新的品種時,都十分關注的事情,也是智能化農業應該思考和籌劃的事情。

  (作者系北京大學生命科學學院教授,從事分子生物學和植物基因工程研究)

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