干燥而不死亡：追踪从苔藓到开花植物的缺水应对机制

想象一下，你在书架上发现了一棵曾经郁郁葱葱的鹅掌楸的枯干残骸，然后意识到你不记得上次给室内植物浇水是什么时候了。你用水浸泡土壤，希望能让干燥的外壳重获生机，但这是徒劳的。植物脱水太久了，造成了无法弥补的损失

现在想象一下，受到意外干旱生长季节影响的不是你被忽视的室内植物，而是一片麦田。随着全球气候的变化，随着对粮食安全的威胁加剧，这种事情变得越来越普遍，也越来越引起农民、消费者和研究人员的关注

但是，如果植物能够承受一段时间的恶劣、干燥的环境条件呢？如果它们可以干涸，但仍然可以存活，这样当水再次充足时，它们就会恢复生机，那该怎么办

这一概念，即“干燥而不死亡”或干燥耐受性，是一种允许植物在土地上定居的适应，并且仍然被整个植物王国的选定物种所利用

在《新植物学家》杂志上最新发表的一项研究中，一个由博伊斯-汤普森研究所（BTI）的研究人员组成的跨学科团队探索了这种现象在一组苔藓中的演变，并发现了一条可追溯到4.5亿年植物进化的共同线索

这项研究是了解苔藓生物多样性的更大努力的一部分，重点是Syntrichia物种。这些特殊的苔藓在旱地生物群落中具有关键的生态作用，加州大学伯克利分校教授、该项目的主要研究人员之一Brent Mishler博士将其描述为“地球上的活皮肤”

它是一个复杂的生物群落，在土壤表面形成一个字面意义上的外壳，用于维持下面土壤的稳定性和肥力，类似于人类皮肤的微生物组如何在我们自己的健康中发挥重要作用

Melvin Oliver博士，美国农业部退休研究员，现任密苏里哥伦比亚大学兼职教授，研究这些苔藓已有四十年，并召集了一组不同的研究人员，致力于该项目的各个方面，从基因组学和转录组学到系统发育学和生理学。在先前对犬神经综合征基因组的探索基础上，这项研究对农村综合征基因组进行了测序和组装，并对这两个物种脱水和再水合过程中的基因表达变化进行了分析

旧金山州立大学助理教授、该手稿的共同主要作者Jenna Ekweilor博士解释道：“这些物种亲缘关系非常密切，但在沙漠中也有这些硬线，它们生活在不同的栖息地。”。她将犬齿S.caninervis描述为干旱环境中的专家，而乡村S.rural是一名多面手，可以在水资源范围更广的环境中茁壮成长

犬齿猪笼草和乡村猪笼草都耐干燥，但考虑到它们特定的环境偏好，它们可能有略微不同的干燥和再水合策略（即使用不同的分子工具）

通过比较这两个物种如何管理复活过程，我们可以了解苔藓如何应对缺水以及这些机制是如何进化的。有趣的是，这篇论文的见解表明，这些密切相关的苔藓使用相似的途径来协调脱水过程，但在如何管理再水合方面有所不同——这需要进一步研究

了解苔藓耐干燥的机制可能会揭示开花植物的类似过程。在一个让人想起苔藓复活的过程中，开花植物的种子在成熟时会变干，使它们进入休眠状态，从而存活到环境条件最佳为止

MYB55是BTI博士后研究员张晓丹鉴定的一种调节因子，存在于苔藓和开花植物中，似乎在复活和种子休眠中发挥作用。正如张博士所描述的，这说明了“不同植物物种之间的一种保守进化机制”，“它深入了解了植物应激反应的进化，以及某些关键基因在整个进化过程中是如何被保存和重新利用的。”。共同通讯作者、BTI助理教授Andrew Nelson博士希望利用这些进化联系来确定缺水反应的其他保守方面

从苔藓中寻找开发更有弹性作物的灵感似乎很奇怪。奥利弗博士熟悉这种怀疑，他曾在一家主要专注于农业的机构进行过研究。但他说，“我会把这片干涸的小苔藓放在他们手中，然后在上面喷一点水，30秒后，你就会得到这种明亮的绿色小植物，它完全活着……基本上，植物是如何在干燥中存活的？”这是一个特别相关的问题

这些苔藓拥有应对恶劣环境条件的工具，这些工具在4.5亿年的进化过程中一直以某种形式存在。有了对复活过程如何运作的更好理解，我们就有可能利用这些机制，使作物，甚至被忽视的室内植物，在气候变化的情况下更有弹性