全球多地植物开花时间提前,通常被归因于气候变化相关的温度与光照变化。中国科学院研究人员领衔的团队近日在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表论文提出,晨露可能是促使植物提前开花的另一触发因素。
研究团队关注水滴落在叶片表面时的即时反应,认为清晨常见的微小露珠可能不仅起到补水作用。研究人员在2021年和2022年于荷兰开展实地观察时注意到,拟南芥(十字花科常用模式植物)往往在露水形成后不久开花。为检验露水是否构成触发因素,团队随后在实验室条件下进行验证。

实验室观察:从露珠到信号传递
在受控环境室内,研究人员将露珠滴加到植物叶毛上,并借助特殊染料与激光成像观察变化。论文称,当水滴接触叶片时,会自发产生活性氧物种,尤其是羟基自由基。研究人员认为,这些自由基可与叶片表面的含氮化合物反应生成一氧化氮;一氧化氮可能通过植物气孔进入并在不同细胞间传递,进而触发一系列反应,最终推动开花。
团队进一步在分子层面追踪变化,发现一氧化氮会对名为HDA19的蛋白质产生化学修饰。论文描述,HDA19与沉默参与脱落酸合成的基因有关;脱落酸通常会抑制植物过早开花。研究人员据此提出,通过影响相关基因沉默过程,露珠可能间接削弱脱落酸对开花的抑制作用,从而促使植物更早开花。

大规模记录分析:露点温度同样关键
除实验室实验外,研究团队还分析了1990年至2023年间超过1200万条十字花科植物(包括芥菜、卷心菜和西兰花)的开花记录,并结合气象条件进行比对。研究结果显示,温度、日照等传统因素与开花时间相关;同时,露点温度——即露水形成所对应的温度——也被认为是影响开花时间的重要变量。
论文写道,植物表面微小露珠可能充当“短暂但强效的生化微反应器”,从而触发系统性的发育转变。研究作者表示,这些发现或有助于建立更准确的模型,用于评估在湿度与气候模式变化背景下生态系统与农作物的表现。论文同时提到,若露水模式发生变化,开花时间与授粉昆虫苏醒时间可能出现错配,对粮食作物尤其值得关注。