研究表明信号传输蔗糖传达的光控制植物根系的生长

植物生长由光驱动，并通过绿叶的光合作用提供能量.在黑暗中生长的根也是如此——它们通过韧皮部的中央运输途径接收光合作用的产物，特别是蔗糖(糖)。

在他们发表在Current Biology上的研究中，弗莱堡大学生物学院的Stefan Kircher博士和Peter Schopfer教授现在在使用模式植物拟南芥(thale cress)的实验中表明，蔗糖不仅保证了碳水化合物的供应到根部，而且还充当形成光依赖性根结构的信号发射器。

它以两种方式做到这一点：首先，蔗糖直接引导主根的伸长。其次，被输送到根尖的蔗糖然后调节植物激素生长素的产生。这种激素驱动新侧根的形成速度，随着主根的伸长，由关节信号发射器同步。

“这使得根系生长能够适应叶子当前的光合作用性能，因为光线和其他环境条件的变化，例如，从白天到黑夜的变化，”Kircher说。

实验证据

为了证明通过光合作用产生的蔗糖是决定性的信号发射器，Kircher和Schopfer将植物放置在一个有光但没有二氧化碳(CO2)，从而使光合作用变得不可能。

结果是没有形成更多的侧根。这一结果得到了另一项实验的证实，在该实验中，两位生物学家用蔗糖溶液在黑暗中处理叶子或根部。在这两种方法中，侧根的发育与暴露在光线下的对照植物相同。

“这些结果表明，叶片中蔗糖的产生对于侧根的形成是必要的。它证实了蔗糖作为光刺激的信号发射器的假设，“Kircher说。

蔗糖信号激活生长素生物合成

在早期的研究中，研究人员已经表明，氨基酸色氨酸在根中产生的生长素驱动着新侧根的发育速度。Kircher和Schopfer现在已经展示了蔗糖如何触发这一过程。

为此，他们将植物放在黑暗的房间里两天，并进行各种实验，以发现它们对侧根形成的影响。在用蔗糖处理叶子的同时，将色氨酸施用于根部效果最大。相比之下，色氨酸如果施用于叶子或根部没有蔗糖，效果很小。

“这些观察结果证实，通过光合作用产生的蔗糖是生长素合成的触发因素，”Kircher说。