绿色来之不易 科学家揭示植物变绿的复杂过程

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绿色植物可以说是地球上最为丰富，而且历史最为悠久的物种，它们对于人类的生存和维系地球的生态平衡至关重要。它们能吸收空气中的二氧化碳释放氧气，减小空气中的放射性物质和有害气体浓度，减少空气中的含菌量和灰尘。

绿色植物是地球生命的主要形态之一，它们是一个包含树木、灌木和藤类植物等在内的庞大群体，根据估计，现在地球上大概包括350000个植物物种。

绿色植物的大部分能源来自于光合作用，水、温度、湿度和光线是它们生存的基本需求。植物的光合作用借助阳光和叶绿素，在酶的催化作业下，二氧化碳、水和无机盐进行光合作用，吸收二氧化碳的同时释放出氧气，产生葡萄糖等有机物供植物体利用。

尽管绿色植物对我们十分重要，但长期以来人们对植物细胞如何实现协调生长以及如何绿化都知之甚少。最近加州大学河滨分校的研究人员通过培育“变异“植物，发现了科学家们近几十年来一直试图探索的植物细胞通讯途径。

植物和人类都有独特的光敏蛋白。对人类而言，这些蛋白质存在于视网膜中，让我们可以看到周围的事物。对植物而言，它们被称为植物色素，主要存在于细胞核中，作为细胞活动的主要控制因子。

当光照射到细胞核中的植物色素时，光合作用将二氧化碳转化为糖并促进植物生长。然后细胞核向称为质体的子器官发送命令，将其自身转化为叶绿体，叶绿体生产绿色色素叶绿素。

负责此项研究的孟教授是一位细胞生物学副教授，他的实验室是世界上少数几个专注于植物色素通讯的实验室之一，他介绍说：细胞核就像是细胞的联邦政府，而被称为质体的子器官功能更像是国家。直到现在，我们还不知道细胞核是如何向质体发出“变绿”的指令，让它们激活光合作用基因的。

从历史上看，研究的挑战是确定25000个核基因中的哪一个负责调节细胞的绿化过程。为了找到这个“监管机构“，研究人员推断，相同的基因不仅要控制植物绿化，还要控制其他过程，比如植物的生长高度。

他们研究了一种小型花卉植物，并用化学方法制造出它的一种变种，使其即使暴露在阳光下也无法制造叶绿体。接下来，他们开始制造不能生成叶绿体和异常高大的个别突变体，最后研究团队非常幸运的创造了一些同时具有两种特征的突变体。

将野生植物DNA与突变植物DNA进行比较，研究团队确定了两个负责调控绿化的基因。没有这些基因的植物对光线没有响应，不能进行光合作用，从而变成异常高大而且白色的幼苗。

了解叶绿体发育的主要控制机理，对于提高作物产量和帮助植物应对气候变化有着深远的意义，而且这一研究成果的好处并不只局限于植物，甚至对癌症研究也会产生影响。

线粒体是植物和动物细胞的发电机，它们在癌症中发挥作用，因为它们与“程序性“细胞死亡有关。细胞核和线粒体之间的通讯类似于植物细胞核和叶绿体之间的通讯。此项研究发现了植物中的细胞核与叶绿体之间的通信途径，可以对人类细胞中的基因表达及其在癌症中的错误调节产生新的见解。

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