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银杏长寿千年秘密揭开

2020-01-31 12:13 来源:科技日报

  银杏原产中国,是著名的长寿树种,在我国各地有大量分布。记者从扬州大学获悉,该校银杏研究团队、北京林业大学林金星团队和林木分子设计育种高精尖中心合作,历经7年时间,综合运用细胞学、生理学、多组学和分子生物学等科学鉴定手段,发现银杏古树长寿并非某单一的长寿基因调控,而是生长与衰老过程中多个因素综合平衡的结果。该研究成果近日在《美国国家科学院学报》杂志在线发表。

  “长寿机制一直是生命科学领域关注的焦点和研究的热点之一。几乎所有多细胞生物都无法逃避衰老,并最终导致个体死亡。”扬州大学王莉教授说,人和动物的衰老被认为主要与端粒损耗、DNA损伤、DNA突变积累、表观遗传改变等因素有关,寿命一般只有几十年。自然界中,一些树种的年龄可达几百甚至上千年且依然生长旺盛,但其长寿机制却一直不清楚。

  据介绍,该研究通过年轮测定技术结合DBHs的分析,发现与成年树相比,古树形成层细胞层数变少,新产生的年轮宽度变窄,生长素含量下降,脱落酸含量上升,细胞分裂分化相关基因表达下降,表明古树中维管组织生长变缓。然而古树树干的横截面积增加量仍处于高水平,显示银杏古树形成层干细胞仍具有较强的持续不断的分裂能力。

  这些形态、生理和分子水平上的结果揭示,银杏古树在整体上仍处在健康的成年状态,依旧保持“青春活力”,尚未进入衰老阶段。由此认定,银杏古树维管形成层细胞的持续分裂能力,在避免衰老过程中发挥了重要作用。

  树木的生长发育乃至衰老都需要应对环境胁迫、病虫害以及病菌等微生物的侵袭。该研究在银杏古树维管形成层细胞中,鉴定发现R基因的数量远远多于其他物种。此外,木质素单体、类黄酮和芪类化合物代谢通路的基因数量和表达在古树组中也没有下降。

  由此推测,银杏古树可能通过持续合成木质素等物质,增加树干的密度和强度,以支撑不断增粗的树体,同时通过大量R基因的持续表达,以及积累具有特殊保护功能的代谢物来提高树体抗性,抵抗各种生物和非生物胁迫,从而大大延长了树体的寿命。该研究成果对揭示树木在个体水平上的生长与衰老调控机制具有重要科学意义。(吴锡平 余磊 记者过国忠)

(责任编辑:支艳蓉)

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