中國生物多樣性保護與綠色發展基金會（簡稱中國綠發會，綠會）是聯合國防治荒漠化公約的觀察員機構，持續關注全球范圍內防治荒漠化和對抗干旱方面的最新動態。近日，中國綠發會國際部從國際知名期刊獲悉一文，文章指出：用外源乙醇處理小麥和水稻等普通作物可以在干旱期間提高作物產量。

綠會國際部現將該文整理編譯如下，供感興趣的讀者參考和了解，也歡迎相關領域的專家對此項研究進一步探討和交流。

兩周無水后，當用水預處理土壤時，小麥無法存活（左），但當用3%乙醇預處理土壤后，小麥生長旺盛（右）。水稻和模式植物擬南芥（Arabidopsis）也是如此。 圖源：RIKEN

日本理化學研究所可持續資源科學中心的一項新研究表明，乙醇可以幫助植物在干旱時期存活。由Motoaki Seki教授領導的研究人員表明，向土壤中添加乙醇可以使包括水稻和小麥在內的植物在兩周無水后茁壯成長。由于乙醇安全、廉價且可廣泛獲得，這一發現提供了一種在水資源匱乏的情況下提高全世界糧食產量的實用方法，而不需要昂貴、耗時且有時有爭議的轉基因植物生產。這項研究發表在2022年8月25日的《植物和細胞生理學》雜志上。

可預見的未來包括人口穩步增長和氣候變化導致的水資源短缺增加，這兩種情況將不可避免地導致糧食短缺，除非采取行動。一種選擇是找到一種方法，防止植物在沒有水的情況下死亡。對植物進行基因改造，使其氣孔（葉片上的氣孔）保持關閉，這在某種程度上是有效的，因為它可以防止水分離開植物。然而，制造轉基因植物既昂貴又耗時，最需要的國家可能無法平等獲得這些轉基因作物。

Seki和他的團隊一直在研究另一種方法。他們知道，植物在缺水時會產生乙醇，因此他們推斷，將其提供給植物可以保護它們免受未來干旱的影響。為了驗證這一假設，他們在充足的水下種植了大約兩周的植物。然后，他們用乙醇預處理土壤三天，然后缺水兩周。大約75%的乙醇處理的小麥和水稻植株在復水后存活，而不到5%的未處理植株存活。

在證明了乙醇可以保護這兩種重要作物免受干旱之后，他們接下來開始通過關注模式植物擬南芥來解釋原因。首先，他們看樹葉。他們發現，經過乙醇處理的擬南芥植物在缺水后不久，氣孔關閉，葉溫升高。在缺水11天和12天時，這些植物比未經處理的植物在葉片中保留了更多的水分。

然后，研究人員分析了缺水前后的基因表達，并在預處理前對乙醇進行了放射性標記。這使他們能夠看到干旱期間激活了哪些過程，以及乙醇被植物根系吸收后發生了什么。甚至在缺水之前，乙醇處理過的植物就開始表達在缺水期間正常表達的基因。此外，在未經處理的葉片含水量下降的同時，乙醇處理的植物正在從乙醇中制造糖并進行光合作用。

Seki說，用乙醇處理土壤可以在幾個方面緩解干旱。首先，干旱相關基因甚至在缺水之前就已經表達出來，使植物在準備工作中處于領先地位。然后，氣孔關閉，讓葉片保留更多水分。同時，一些乙醇被用來制造各種各樣的糖，這些糖提供了非常需要的能量，而這些能量通常很難通過封閉的氣孔獲得。

Seki說：“我們發現，用外源乙醇處理小麥和水稻等普通作物可以在干旱期間提高作物產量。就像在擬南芥中一樣，這可能是通過調節干旱脅迫反應的代謝組學和轉錄組學譜的變化。這為我們提供了一種既便宜又簡單的方法來提高作物產量，即使在水資源有限的情況下，也不需要進行基因改造。”

原文參看：
https://phys.org/news/2022-08-pretreating-soil-ethanol-drought.html

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