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【永利皇宫官网】诊断报告,第四环境

植物为何越冬后才开花
——研究“春化记忆”重置分子路径
地球是否健康,最新“诊断报告”来了
子午工程:探秘人类生存发展的“第四环境”

春回大地,李白桃红,漫山遍野的油菜花令人流连忘返,殊不知,这是寒冬留给世人的馈赠,不经历寒冬,有些花儿不会开。

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本报记者 唐 婷

日前,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉和杜嘉木课题组关于一年生或双年生越冬十字花科植物开花机理的研究取得进展,研究发现关闭和重新开启B3结构域蛋白亚家族,可以实现开花基因在特定季节表达,从而实现植物生命周期与自然季节变化的同步。相关研究结果4月9日发表于《自然—植物》。

晴朗的夜空下,一黄一绿,两束平行的光柱从地面直刺苍穹。这不是灯光秀,而是科研人员在做观测实验。光柱的源头,是子午工程设在北京市延庆县大榆树镇大泥河村的观测站点。

为什么花儿在春天开放

“只要天气好,我们便开启激光雷达设备,对中高层大气的风场、密度、温度和成分进行探测。”子午工程激光雷达副主任设计师王继红在接受科技日报记者采访时说。

众所周知,在我国长江以北地区,很多植物例如冬小麦和冬油菜都在秋天播种出苗,经历“寒冬”的洗礼,在气温回暖的来年春天开花生长。倘若春天播种,即使“一帆风顺”地生长到秋天也无法开花。

全称为“东半球空间环境地基综合监测子午链”的子午工程,是我国空间科学领域首个国家重大科技基础设施项目,也是科学家们为探秘“第四环境”布下的“地网”。包括延庆站在内的多个观测台站,组成了子午工程的“耳目尖兵”。

这究竟是为什么呢?在此不得不提到植物学里的一个经典概念:春化。

“耳聪目明”的地基监测网

春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,避免植物在破坏性的冬季开花,而在温暖的春季或夏季开花。

陆地、海洋、大气层之外,受地球磁场影响的地球空间系统,被认为是人类生存和发展的“第四环境”。太阳系宜居带的三大行星中,只有地球具有磁场。

何跃辉告诉《中国科学报》:“通常植物在幼苗期遇到冬天,会产生类似人脑的记忆,记得那段被雪覆盖的感受。在没有“春化”之前,植物里面抑制开花的基因的表达水平很高,而冬季低温“春化”的过程,就是把抑制开花的基因关闭。”

上世纪50年代,人类走出地球探索太空,
最初的发现之一就是地球大气之外的地磁圈。在以亿年计的宇宙时间尺度上,磁场对大气演化起着主导作用,进而也是生命起源的一大要素。

他介绍,植物首先经过寒冬把“成花抑制基因”关闭,随着春天气温回升,此抑制成花的力量便解除”封印“,恢复植物开花的能力。植物开花后,胚胎里的成花抑制基因的关闭状态会被重新激活,直接导致下一代种子产生的幼苗不能开花。因此下代又要经历一个冬天,再在春季开花,以此循环往复。

而从较短的时间尺度来看,比如从分钟到天,地球磁场向地球传递来自太阳爆发性活动的能量,触发灾害性空间天气现象,对航天系统、电力能源系统等产生严重影响。

“季节的更替主要依赖于温度和光照周期的变化,植物在春天开花也是遵循这个机理。”何跃辉说。

太阳上发生的扰动如何经过浩瀚的行星际空间传播到地球空间,进而如何影响地球空间环境?“了解灾害性空间天气的脾气,探索其背后的规律,是子午工程的主要科学目标。”子午工程项目总工程师王赤说。

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