「去春化劑」問世!農民對抗氣候變遷的新利器
日本科學家近期研發出一種能夠調控植物開花時間的化學物質,這項突破性發現有望幫助農作物提升產量與抗逆性。在全球糧食安全日益受到氣候變遷威脅之際,這項技術為農業生產帶來新曙光。
隨著極端氣候頻傳,傳統農作週期已逐漸失準。科學界正積極尋找能夠穩定作物生長的解決方案,而控制植物生長時程的技術成為現代農業的關鍵。植物生長受到環境條件、日照長度(光週期)與遺傳因素等多重影響,其中開花階段更是決定產量的重要環節。
多數植物需要經歷一段低溫期(稱為春化作用)才能在春季開花。一旦進入開花期,植物會將養分從葉片轉向種子生產,這導致葉菜類作物的營養價值下降。雖然科學家已掌握開花啟動機制,但對於如何延遲、暫停甚至逆轉這個過程(即去春化作用)仍知之甚少。
由日本奈良先端科學技術大學院大學(NAIST)白川誠助理教授領軍的研究團隊,近期在模式植物阿拉伯芥中發現一類新型小分子「去春化劑」(DVRs),能在不需加熱處理的情況下誘導去春化作用。這項重要研究成果已發表於2025年1月22日出刊的《通訊生物學》第8卷。
研究團隊從超過16,000種化合物中篩選出5種DVRs,這些物質能重新啟用開花抑制基因FLOWERING LOCUS C的表現。特別值得注意的是,其中三種DVRs都具有關鍵的化學結構特徵:乙內醯脲類似區域與螺旋狀碳結構。
更令人振奮的是,團隊還發現第六種結構更簡單的去春化劑DVR06。實驗顯示,經DVR06處理的植物能延遲開花且無不良副作用。全基因組分析更指出,相較於傳統熱處理,DVR06能更精準地調控特定基因群。
白川教授興奮地表示:「田間熱處理既費工又耗成本,當我們發現DVR06比熱處理更具特異性時,所有篩選過程的辛苦都值得了!」這項發現為農民調控開花時程開闢了新途徑,延遲開花意味著葉菜類作物能維持更長時間的營養價值,進而提高產量並減少損耗。
研究團隊領導人伊藤俊郎教授強調:「我們將持續改良DVRs的結構,開發活性更高、特異性更強的化合物。期待這些研究成果能為變動環境下的糧食穩定生產提供新技術。」
這項研究獲得日本學術振興會、科學技術振興機構、文部科學省、武田科學振興財團與奈良先端科學技術大學院大學等多方資金支援,為未來農業科技發展奠定重要基礎。