日本植物感知温度机制研究获进展 有助稳定粮食生产

日本植物感知温度机制研究获进展 有助稳定粮食生产 据了解，植物感知温度的机制一直是个谜团，随着气候变化持续给农作物生产造成严重影响，探明植物适应气温变化的机制对稳定粮食生产来说是一个紧迫课题。 新华社星期天（12月3日）报道，日本东北大学一个研究小组最新发现，豆科植物雨树下雨时合拢叶子的现象与温度下降有关，一种控制雨树叶子夜间合拢、白天打开的分子同时充当着温度感受器。 东北大学日前发布新闻公报说，温度是在很大程度上能影响细胞活动的环境因素之一，因此，感知温度对所有生物来说都非常重要，而植物感知温度的机制一直是个谜。相关成果已发表在美国《当代生物学》杂志上。 东北大学研究生院理学研究科教授上田实等研究人员注意到，雨树在下雨的时候会合拢叶子，研究后发现叶子温度下降是触发叶子合拢的原因。 雨树夜间会合拢叶子，早晨重新打开，这种类似植物睡觉的运动称为植物的感夜性。上田实等人2018年曾报告，控制雨树感夜性的是存在于叶柄部位细胞中的钾离子通道SPORK2。在本次研究中，他们又发现SPORK2同时也具备感知温度变化的功能。 研究员还发现豆科的另外两种植物以及最常见的模型植物拟南芥的SPORK2直系同源基因的活性，发现这些基因合成的蛋白质同样是具备温度感知功能的离子通道。这证明植物界可能普遍存在温度感应分子。 公报说，近年来气候变化给农作物生产造成严重影响，探明植物适应气温变化的机制对稳定粮食生产来说是一个紧迫课题。 2023年12月3日 5:15 PM

南极洲隐藏的威胁：世界上最强大的水流正在加速 可能带来灾难性后果

南极洲隐藏的威胁：世界上最强大的水流正在加速 可能带来灾难性后果 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 科学家们通过在地球最偏远的水域钻取沉积岩芯，提取了南极环极洋流 530 万年的记录。在这里，"JOIDES Resolution"号钻探船在遥远的东南太平洋上航行。图片来源：Gisela Winckler南极环极洋流围绕着最南端的大陆不断旋转，是迄今为止世界上最强大、最具影响力的水流推动者。近几十年来，它的速度一直在加快，但科学家们一直不确定这是否与人类引起的全球变暖有关，也不确定环极洋流是否会抵消或放大气候变暖的某些影响。在一项新的研究中，一个国际研究小组利用地球上最汹涌、最偏远水域的沉积物岩芯，描绘了过去 530 万年来 ACC 与气候的关系。他们的主要发现是在过去的自然气候波动中，洋流随着地球温度的变化而变化，在寒冷的时候减慢速度，在温暖的时候加快速度这种加快速度助长了南极洲冰层的重大损失。这表明，随着人类造成的气候变暖，今天的加速现象将继续下去。这可能会加速南极洲冰层的流失，增加海平面，并可能影响海洋从大气中吸收碳的能力。这项研究成果刚刚发表在《自然》杂志上。"这是地球上最强大、速度最快的洋流。它可以说是地球气候系统中最重要的洋流，"研究报告的共同作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球化学家 Gisela Winckler 说，她是这次沉积物取样考察的共同领导者。她说，这项研究"意味着南极冰层的退缩或坍塌在机理上与增强的ACC流有关，而这正是我们今天在全球变暖情况下观察到的情景"。JOIDES Resolution 号钻探船上的新鲜沉积物岩芯。这些岩心显示，暖流时期的洋流更为活跃，而寒流时期的洋流则较为缓慢。图片来源：Gisela Winckler大约 3400 万年前，南极洲与更北边的其他大陆块被构造力分开，冰原开始堆积，这为形成 ACC 创造了条件；研究人员认为洋流是在 1200 万到 1400 万年前以现代形式开始流动的。在持续西风的驱动下，由于没有陆地阻挡，洋流以每小时约 4 公里（2.5 英里）的速度顺时针环绕南极洲（从地球底部看），每秒携带 1.65 亿至 1.82 亿立方米的水。科学家们观察到，在过去 40 年里，南大洋上空的风力增强了约 40%。除其他外，这加快了南极洲洋流的速度，并激发了其中的大规模漩涡，这些漩涡将相对温暖的海水从高纬度地区向南极洲巨大的浮冰架移动，而浮冰架阻挡了更巨大的内部冰川。在南极洲的部分地区，尤其是西部，这些温暖的海水正在侵蚀冰架的底部这是冰架消融的主要原因，而不是气温变暖。"如果把冰块放在空气中，它需要相当长的时间才能融化，"温克勒说。"如果把它放在温水中，它就会迅速融化"。这项研究的主要作者、德国阿尔弗雷德-魏格纳研究所的弗兰克-拉米说："这种冰的损失可归因于向南热量输送的增加。"更强的ACC意味着更多温暖的深水到达南极洲的冰架边缘"。在强风的驱动下，南极环极洋流绕着南部大陆顺时针旋转。较热的颜色代表较高的速度；红点是钻探地点。图片来源：Gisela Winckler通过一系列复杂的过程，环绕南极洲的海洋水域目前还吸收了人类排放到大气中约 40% 的碳。目前还不清楚南极大陆架冰川融化过程的加快是否会影响到这一点，但一些科学家担心会有影响。来自十几个国家的约 40 名科学家参与了这项研究。在海上，研究人员搭乘"JOIDES Resolution"号钻探船，在尼莫角附近收集了ACC的海底沉积物尼莫角位于遥远的太平洋西南部，是距离陆地最远的地方，甚至距离小小的皮特凯恩群岛也有2600公里。这次为期两个月的巡航于 2019 年 5 月至 7 月进行，正值剧烈的澳大利亚冬季，白天很少，高达 20 米的海浪对船只构成威胁。钻探船的船员们将钻杆从海面投放到海底约 3600 米处。然后，他们钻入海底，取出150米和200米长的薄沉积岩芯。随后，科学家们利用先进的 X 射线技术，对数百万年来形成的沉积层进行了分析。由于较小的颗粒往往会在海流缓慢时沉淀下来，而较大的颗粒则会在海流湍急时沉淀下来，因此他们能够绘制出 ACC 流速随时间变化的数十个变化图。与过去 1.2 万年的平均流速相比即自上一次冰河时期以来，包括人类文明发展的时期寒冷时期的流速下降了一半，而温暖时期的流速有时几乎翻了一番。通过之前对南极西部冰原的研究，他们将快速流动期与冰川的反复后退联系起来。在这些时期中，冰川前进的时间较短。在长达 530 万年的记录中，最温暖的时期是上新世，大约在 240 万年前结束。在那之后是一个被称为更新世的时期，数十个寒冷的冰川期与所谓的间冰期交替出现，此时气温升高，水流加速，冰川后退。目前，南极西部冰原的大部分被冻结在海平面以下的陆地上，因此极易受到温暖海水的侵袭。如果它完全融化，全球海平面将上升约 190 英尺。研究人员在论文中写道："这些发现提供了地质学证据，证明随着全球持续变暖，ACC 流量会进一步增加。如果这是真的，那么未来随着气候变暖，ACC流量的增加将标志着在仪器记录中观察到的模式的延续，并可能带来负面影响"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

蝴蝶史诗般地飞越大西洋 行程飞越4200公里令科学家惊叹不已

蝴蝶史诗般地飞越大西洋 行程飞越4200公里令科学家惊叹不已 更重要的是，这些喜欢冒险的动物实际上可能会飞行更远的距离7000 公里（4350 英里）或更远从西欧到非洲，再到南美洲。这颠覆了我们对蝴蝶迁徙和行为的认识。这项研究的合著者、巴塞罗那进化生物学研究所的科学家埃里克-托罗-德尔加多（Eric Toro-Delgado）说："蝴蝶只能采用主动飞行和迎风滑翔交替进行的策略来完成这次飞行，主动飞行耗费能量，迎风滑翔则耗费能量。我们估计，如果没有风，蝴蝶最多可以飞行 780 公里（485 英里），然后就会消耗掉它们所有的脂肪，从而消耗掉它们的能量。"在远离蝴蝶已知分布区的南美洲大西洋沿岸法属圭亚那发现成群的 V. cardui 后，来自奥托瓦大学和西班牙进化生物学研究所的研究人员通过一套基因侦查工作，证实了这一令人惊叹的洞察力，揭开了蝴蝶的秘密生活。虽然该物种广泛分布于全球各地，但基因组分析证实，这些蝴蝶与非洲和欧洲的蝴蝶亲缘关系密切，这意味着它们并不是从北美陆路南迁的。随后，对搭乘顺风车的花粉粒进行分析后发现，它们源自生长在非洲热带地区的两种植物。由此，科学家们可以追踪到，这些蝴蝶在飞越海洋探险之前，已经从这些植物中汲取了大量花蜜。 虽然科学家们可以确认2600英里的旅程，但他们认为蝴蝶的实际行程可能是这个距离的两倍。最后，研究人员利用蝴蝶的翅膀进行了氢和锶同位素分析基本上提供了这些动物起源地的"指纹"。将化学与生态学相结合，研究人员能够将结果与合适的栖息地相匹配，并发现这些蝴蝶很可能来自遥远的法国、爱尔兰、英国或葡萄牙。渥太华大学副教授克莱门特-巴蒂尔（Clément Bataille）说："这是首次在迁徙昆虫身上测试这种分子技术组合，包括同位素地理定位和花粉代谢编码。研究结果很有希望，并可应用于许多其他迁徙昆虫物种。这项技术将从根本上改变我们对昆虫迁徙的认识。"然而，遗传学和化学分析只是研究的一部分。研究小组随后使用了 2013 年 10 月发现蝴蝶之前的风向轨迹历史记录。随后，他们发现，有利的信风使得这次史诗般的跨大西洋旅行成为可能，这是对昆虫迁徙行为的一个令人震惊的新认识。"这项研究很好地证明了我们往往低估了昆虫的传播能力，"合著者、渥太华大学博士后梅根-莱希（Megan Reich）说。"此外，我们也完全有可能低估了这类扩散事件的频率及其对生态系统的影响。"对于V. cardui来说，这次横跨大西洋的飞行并不是一次兜风，它更像是一次终生难忘的旅行。该物种的成年寿命只有两到四周，在此期间，它们将所有精力都投入到繁殖中。因此，这次旅行似乎是物种生存的一个重要策略。 贸易风记录显示，这次看似不可能的飞行确实可行贸易风记录显示，这次看似不可能的飞行确实可行Talavera et al/Nature Communications/CC By 4.0他们的飞行路线利用了撒哈拉气层，这是一种季节性大气现象，在春末、夏初和秋初，干燥、含尘的空气会聚集在非洲沙漠上空。它穿过北大西洋，每隔三到五天就会在南美洲上空倾泻颗粒物，并在此过程中为亚马逊河施肥。现在科学家们知道，这种尘埃云还有助于像这些蝴蝶这样的生物的飞行能力。这项研究并不是要抹杀这些昆虫长途旅行者的惊人壮举，它还揭示了以前不为人知的迁徙空中走廊，以及由于气候变化，这些空中走廊可能越来越多地被许多寻找最佳环境的物种用作无形的"超级高速公路"。它还挑战了蝴蝶因翅膀脆弱而一般不喜欢大风环境的观点。共同第一作者、来自进化生物学研究所的杰拉德-塔拉韦拉（Gerard Talavera）说："有必要促进对散布昆虫的系统监测，这有助于预测和减轻全球变化对生物多样性造成的潜在风险。"最近，人们还发现蝴蝶也是数十亿昆虫中的一员，它们通过欧洲的一个狭窄山口向南迁徙，寻找该地区更温暖的环境。进化生物学研究所研究员罗杰-维拉（Roger Vila）补充说："我们通常认为蝴蝶是美丽脆弱的象征，但科学告诉我们，它们可以做出不可思议的壮举。关于它们的能力，还有很多东西有待发现。"这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家揭示变暖世界中树木与真菌之间的隐秘斗争

科学家揭示变暖世界中树木与真菌之间的隐秘斗争 巴塔哥尼亚森林地面上的一种外生菌根蘑菇。图片来源：SPUN/Mateo Barrenengoa现在，科学家们发现，造成这种滞后的原因可能就在地下。今天（5 月 27 日）发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项研究表明，树木，尤其是遥远的北方地区的树木，可能正在迁移到没有真菌生命支持的土壤中。科西嘉岛上生长的一棵巨型松树，那里的气候变化影响极为严重。图片来源：SPUN/Quentin van den Bossche菌根真菌是一种生长在土壤中的丝状微小真菌，能与植物根系连接，为植物提供重要的养分以交换碳。北纬地区的大多数大型针叶树都与一种叫做外生菌根真菌的菌根真菌建立了关系。第一作者、地下网络保护协会（SPUN）真菌生态学家迈克尔-范-努兰德（Michael Van Nuland）说："在研究这些共生关系的未来时，我们发现，树木与真菌之间35%的伙伴关系会受到气候变化的负面影响。"菌根蘑菇 Cortinarius spp.图片来源：SPUN/Mateo Barrenengoa作者发现，在北美，最容易受到这种气候错配影响的树木是松科的树木。特别值得关注的地区是物种分布区的边缘，那里的树木往往面临着最恶劣的条件。在这里，作者发现，在这些地方存活率较高的树木拥有更多样化的菌根真菌，这表明这些共生关系可能对帮助树木抵御气候变化的影响至关重要。"外生菌根真菌与气候的关系不同于外生菌根树木，"合著者、SPUN数据科学家克拉拉-秦（Clara Qin）说。"我们发现的证据表明，树木必须对这些差异做出回答。"意大利亚平宁山脉的外生菌根森林。SPUN/Seth Carnill这项研究揭示了气候变化可能对共生生物产生的影响。秦说："虽然我们预计气候驱动的迁徙会受到非生物因素的限制，比如高纬度和高海拔地区的可用空间，但我们通常不会考虑生物因素的限制，比如共生伙伴的可用性。"Van Nuland 说："我们必须继续努力了解气候变化如何影响菌根共生关系，这一点绝对至关重要。这些关系是地球上所有生命的基础我们必须了解并保护它们。这一行动呼吁强调了研究和保护这些基本生态互动关系的重要性。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

灾难过后的重要食物来源：被忽视的植物有助于缓解粮食不安全状况

灾难过后的重要食物来源：被忽视的植物有助于缓解粮食不安全状况 据宾夕法尼亚州立大学的研究人员称，原产于美国东部的美洲满江红具有作为一种快速生长、短季节作物的巨大潜力，只需极少的投入、维护和加工。这种植物有时被称为蚊子蕨、仙人苔和水蕨，可用于增加食物供应。资料来源：宾夕法尼亚州立大学这种迅速生长的水生蕨类植物具有必要的营养成分，可以作为灾后的重要食物来源，而且采集后随时可以食用。根据最近发表在《食品科学与营养》（Food Science & Nutrition）杂志上的研究结果，这种原产于美国东部的植物美洲满江红（azolla caroliniana Willd）在不久的将来也能缓解粮食不安全问题。研究人员发现，与生长在野外、在亚洲和非洲被种植作为牲畜饲料的满江红属植物相比，美洲满江红更容易被人类消化，营养价值也更高。这项研究由生态系统科学与管理学教授迈克尔-雅各布森（Michael Jacobson）实验室的研究助理丹尼尔-温斯蒂德（Daniel Winstead）和蔬菜作物科学助理教授弗朗切斯科-迪焦亚（Francesco Di Gioia）领导，是农业科学学院开展的名为"面对灾难性全球事件的食品复原力"的大型跨学科研究项目的一部分。这项研究由丹尼尔-温斯蒂德（Daniel Winstead）领导，图中他是生态系统科学与管理学教授迈克尔-雅各布森（Michael Jacobson）和蔬菜作物学助理教授弗朗切斯科-迪焦亚（Francesco Di Gioia）实验室的研究助理。该研究是农业科学学院开展的更大跨学科研究项目"面对灾难性全球事件的粮食复原力"的一部分。图片来源：宾夕法尼亚州立大学雅各布森说："几千年来，世界各地一直将其他种类的满江红用作牲畜饲料和'绿肥'，为农作物施肥，因为这种植物具有固氮能力。人们认为，由于其多酚总含量较高，会影响其消化率，因此限制了将满江红用于人类食用。但这项研究表明，美洲满江红的酚含量要低得多，而烹饪该植物会进一步降低酚含量。"雅各布森解释说，多酚是植物中天然存在的丰富化合物，较低浓度的多酚具有抗氧化活性，对人体健康有益，但高浓度的多酚会限制人体对营养物质的吸收，成为抗营养因子。没食子酸是一种稳定的酚，已成为测定食物中酚含量的标准测量方法。研究人员在宾夕法尼亚州立大学帕克分校的温室中种植了美洲满江红，这种植物被描述为质地清脆、味道中性。研究人员发现，美洲满江红的总酚含量约为每公斤干重 4.26 克没食子酸当量。温斯蒂德指出，与水果相比，这一含量一般在 1.4 到 6.2 之间；豆类在 1.2 到 6.6 之间；坚果在 0.5 到 19 之间。他补充说，相比之下，生长在亚洲和非洲的其他品种的绿萝每公斤干重的没食子酸当量介于 20 克到 69 克之间，对人类来说太高了，难以消化。研究人员测试了三种烹饪方法，多项研究表明，这三种方法都能降低食物中的多酚类物质含量，目的是减少可能限制人们食用绿花椰菜的抗营养因素煮沸、高压烹饪和自然发酵（如图所示）。资料来源：宾夕法尼亚州立大学宾夕法尼亚州立大学研究人员测试了三种烹饪方法煮沸、压力烹饪和自然发酵，多项研究表明，这三种方法可以降低食物中的多酚含量，目的是减少可能限制人类和牲畜食用绿萝的抗营养因素。测试表明，与生植物相比，煮沸、高压蒸煮和自然发酵的总酚含量分别降低了 88%、92% 和 62%。温斯蒂德指出，美洲满江红具有作为快速生长、短季节作物的巨大潜力，只需极少的投入、维护和加工，并补充说，这种植物可用于增加粮食供应。他说："我们的研究凸显了美洲满江红的营养价值和适度的蛋白质含量，并证明烹饪方法能轻松且显著地降低总酚含量。其适度蛋白质和高矿物质产量使这一物种成为理想的栽培品种。"研究人员说，由于种植满江红简便易行、生长迅速，因此是灾害和灾难期间的理想资源，也适合小农农场和低收入地区经常使用。他们说，这是一种多用途野生食用植物，在经济、农业、营养和抗灾能力方面具有巨大潜力，但还需要进一步开发。"无论是作为灾难情况下的'速效'解决方案，还是长期的恢复计划，卡罗莱纳绿藻都有可能为人类和牲畜提供大量蛋白质和热量，"他还指出这种植物甚至被考虑纳入美国太空计划。"如果可以提高美洲满江红栽培和制备系统的效率，那么在自然灾害发生后，在室内或室外栽培它就可以提供具有气候适应能力的补充营养生产。"这项研究与宾夕法尼亚州立大学的同一批研究人员正在进行的其他系统性综述相联系，这些综述探讨了在灾害日益频繁并经常导致粮食系统混乱的情况下，如何种植区域性的、具有抗灾能力的抗旱粮食作物并增加农业生物多样性。例如，发表在《可持续食品系统前沿》（Frontiers in Sustainable Food Systems）上的一篇论文研究了北美大量目前很少使用的野生食用植物，而这些植物曾被美洲原住民大量使用。"目前，我们正在非洲地区进行研究，"雅各布森说。"希望通过揭示较少使用的植物的生存能力，能够帮助社会做好更充分的准备，以确保建立一个有弹性的粮食系统"。食品科学与国际农业博士研究生 Marjorie Jauregui 对本研究做出了贡献。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

研究发现暴露于环境毒素的父亲可能会对其子女的健康造成影响

研究发现暴露于环境毒素的父亲可能会对其子女的健康造成影响 这项长达十年的研究项目考察了DDT对南非瓦文达人和格陵兰因纽特人精子表观基因组的影响，其中一些人生活在加拿大北部。这项发表在《环境健康展望》杂志上的研究表明，长期接触DDT与精子表观基因组的变化之间存在联系。这些变化，尤其是对生育、胚胎发育、神经发育和激素调节至关重要的基因的变化，与出生缺陷和疾病（包括神经发育和代谢紊乱）发生率的增加相对应。"我们确定了精子表观基因组中与血清中 DDE（DDT 分解后形成的化学物质）水平相关的区域，这种关联呈现剂量反应趋势。"这项研究的第一作者阿丽亚娜-利斯默（Ariane Lismer）博士在麦吉尔大学药理学和治疗学系攻读博士学位期间完成了这项研究。"我们证明了精子表观基因组对毒素暴露的反应可能与下一代的疾病有关，"麦吉尔大学药理学和治疗学教授、现任蒙特利尔大学病理学和细胞生物学系教授的莎拉-金明斯（Sarah Kimmins）博士说。"这是该领域迈出的关键性新一步，因为虽然有许多动物研究表明毒素对精子表观基因组有影响，但对人类的研究还没有全面证明这一点"。疟疾、气候变化和"蚂蚱效应"尽管全球禁止使用DDT，以保护人类和环境免受其影响，但南非政府仍特别允许使用DDT作为杀虫剂来控制疟疾，以至于在一些地区，家庭内部涂满了这种毒素。这项研究的结果凸显了寻找控制疟疾和其他病媒传染疾病的替代方法的紧迫性。"现实情况是，仍有人死于疟疾，尤其是幼儿和孕妇。"比勒陀利亚大学健康科学学院院长兼健康系统与公共卫生学院环境卫生教授、博士蒂安-德-雅格（Tiaan de Jager）说："我们不能让疟疾流行地区的人们拒绝在家中喷洒药物，因为这会增加他们感染疟疾的风险。"更重要的是，据报道，由于气候变化，接触DDT的人和动物的数量正在增加。DDT可以通过所谓的"蚂蚱效应"远距离传播，随暖空气蒸发，在寒冷地区随雨雪返回地球，在北极的食物链中持续存在。重新思考父亲在儿童发展中的作用研究结果还强调了在讨论儿童健康和发展问题时考虑父亲因素的重要性。人们普遍认为，妇女在怀孕期间应避免接触环境污染物，但对毒素如何影响父亲却关注较少。"我们往往认为父亲所要做的就是受精。但事实上，我们忘记了基因组和表观基因组的一半来自父亲，一半来自母亲。表观基因组在胚胎发育过程中的作用对正常发育至关重要，"该研究的合著者、前拉瓦尔大学动物科学教授、现任魁北克自然与技术研究基金会（FRQNT）科学主任的珍妮丝-贝利（Janice Bailey）博士说。虽然这项研究的重点是DDT的暴露，但这并不意味着暴露于更常见的家用内分泌干扰物（如化妆品和个人护理用品中的内分泌干扰物）也会产生类似的作用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：