“全能型”冷空气与冬季并肩而来，你知，我知，那植物知道吗？_风闻

　　明天才是立冬，但从国庆的“冷冻周”开始，我国大部分地区人民已经接受了“冬天来了”的预演模式。这些日子，关于“全能型”冷空气即将“莅临”我国大部分地区的消息也已传遍全网，告诉公众准备迎接或正在经历寒冷的挑战。

　　近日，中国气象局发布的今冬气候预测显示，今年冬季影响我国的冷空气活动频繁，势力偏强，中东部地区气温总体以偏冷为主，降水总体呈北多南少分布。

　　偏冷有多冷？我们的御寒对策无非就是穿秋裤，秋裤不行再加毛裤，再不行还有滑雪裤。总之，我们人类面对寒冬的到来已是万事俱备，只欠西北风了。

　　然而，花草树木们会知道冬天来了吗？植物感知四季并为我们呈现最直观的变化。每到深秋过后，户外的绿植们看起来都已黯淡，或是凋零，或是枯萎。总之，除了极个别物种外，绝大部分的植物在进入寒冬之际都仿佛失去了生命一般。到了第二年，它们又会按时“春风吹又生”。

　　那么问题来了，是寒冷真的冻死了植物，还是它们在以一种不为人知的方式度过冬季？

　　近日，发表在**《Developmental Cell》上的一项研究中，来自美国耶鲁大学的研究团队发现，植物也是可以“知道”冬天来了，并且提前做好过冬准备。**

　　光周期作为高度可预测信号，可以帮助生物体监测季节性变化。植物因其开花易于观察并且通常受光周期调控而成为光周期现象的优选研究系统。

　　研究通讯作者、耶鲁大学分子、细胞和发育生物学副教授Joshua Gendron说：“几乎所有人都认为这就是全部，但我们还不清楚植物是如何检测到季节变化的。”

　　大多数关于植物季节性的研究都集中在它们如何知道何时开花，因为这种光周期现象是几乎所有农业生产的关键。植物不仅能检测到日光长度的变化，甚至还能检测到黄昏或黎明的到来。

　　植物利用白昼长度来尝试预测最佳温度和水分条件何时到来。进入春季后，白天越来越长，一组已知的基因开始主动向植物传递信号，告诉它们是时候开花了。但气候变化导致这些最佳条件在一年中的不同时间到来。因此，了解植物如何通过检测白昼长度变化来预测季节变化尤为关键。

　　此前的研究认为，植物适应冬季白昼变短的能力，只不过是它们逆转了春季开始时的遗传过程。但Gendron团队认为可能还存在更多原因。

　　在这项研究中，研究人员通过跟踪杂草拟南芥基因表达的变化来向植物“询问”如何检测冬天的到来。为此，他们在活体植物内用生物发光标记了冬季表达的基因。然后他们在专门的植物生长室中模拟不同的季节性日照时间，并观察植物的反应，以显示它们 “认为 “现在是什么季节。

　　Gendron说：“我们就像实时查看植物的日历一样。”

　　研究人员发现，在光照减少的时期，许多基因会高度表达。

　　在随后的一系列实验中，他们发现一种名为PP2-A13的基因对于植物在冬季白昼变短的日子里生存是至关重要的。但****令人惊讶的是，这些 “冬季基因 “的表达是由植物的代谢网络控制的，与控制开花的系统不同。

　　研究结果表明，这种新发现的日照检测系统对于在冬季保持植物健康至关重要。随着白昼变短，植物进入循环模式，将可利用的养分转化为冬季贮藏，以防止饥饿，这与动物的冬眠很相似；而且，即使在天气温暖并有充足的水分时，它们也会这样做。

　　这一发现打破了我们的认知，因为普遍观点认为冬季是植物死气沉沉的时期，但实际上却是植物细胞活动最频繁的时期。植物需要吸收每一点可用的能量，并储存或使用它来度过冬天。

　　研究人员表示，有了这些信息就可以从理论上操纵植物的基因“日历”，这将有助于在不同的环境或气候变化的情况下保持作物健康。例如，可以通过基因调控植物的冬季贮藏信号来延长植物的生长期。

　　随着地球变暖，植物仍然保持着检测昼夜长短变化的能力，但温度和水的可用性等其他变量正在迅速变化。这意味着农作物的最佳生长条件可能是在更靠近两极或海拔更高的地方。此前有研究表明，许多植物确实在向气候更湿润、更凉爽的高纬度地区迁移。

　　Gendron说：“植物正在追逐水源向北迁移。我们有必要了解它们迁移到新地区所必须发生的变化。这对生态系统至关重要，因为动物（如传粉者）会与环境中的植物协调发展。”

　　论文链接：

　　https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.07.016