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人类的好朋友｜植物如何过冬

2022/1/7
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大哥爱思考

Shownotes Transcript

每年冬天一到，天气明显开始降温了，咱们两脚兽就纷纷回忆起了各式各样的取暖方式。咱们拿来裹在身上用以保暖的材料，例如羊毛、羊绒、鸭绒鹅绒、皮草……好像除了棉花，植物来源的材料明显偏少。喜欢伺弄花草朋友们，原本放在室外的植物，一定也会开始考虑，谁能在室外过冬，谁可能需要给拿回屋里。那大自然里或者你家小区院儿里那些不能搬进室内的植物，它们是怎么度过漫长寒冷的冬天的呢？

宏观方法：

  1. 落叶：减少水分蒸发和热量散失 （环境改变，脱落酸增多，叶柄下形成离层细胞，叶子就掉啦）

  2. 树干：并不会掉，但是木质化程度增高，水分含量减少

  3. 叶表形成蜡质层： 保温

  4. 长绒毛：幼嫩花芽或叶芽；形成保温层（减少气流）

  5. 休眠：日照时间、温度、湿度、土壤含水量发生改变都可以触发植物休眠──靠生物钟来感觉。休眠期生长减慢到近乎停滞

微观方法：

  1. 淀粉转化为小分子的糖：降低冰点，减少细胞内结冰（体积、形状改变；冰晶刺破细胞器或细胞膜）──霜降后的白菜、萝卜变甜

  2. 储能：增加脂肪含量

  3. 生化反应：提高局部温度（一般是花）

高海拔地区的植物：

  1. 代谢活动很慢：多年生草本，生长七八年才能开花，一生也就开花一次

  2. 身材矮小，贴着地，或者长在石缝里，风小，也更有利于从土地获得热量

  3. 长成柱状或者胖墩墩的样子，减少比表面积。其实松柏这样的常绿植物，也用上了这个机制，比如松树的叶子，松针，表面积极度缩小，能很好地减少水分消耗。柏树鳞片状的叶子也很小，长度只有1～3毫米。

  4. 也有绒毛或者苞片，给自己营造微小的温室

  5. 颜色：深色更有利于吸收热量。而且颜色也同时受到环境本身的影响：温度和光照—酸碱度—植物色素的显色 （eg花青素）

感受温度的“传感器”：

  1. 细胞膜流动性假说：膜的物理性质变化引发下游的生化变化 （细胞骨架， 钙离子通道）

  2. 膜蛋白假说

  3. 关键植物激素/荷尔蒙：ABA脱落酸

  4. 钙离子通道可能是感受器：动物也是

  5. 水稻的COLD1蛋白：是一个数量性状位点，也是G蛋白调控蛋白，和RGA1蛋白合作（一个GTPase）

  6. 植物光敏色素B （phyB）：光敏色素是调节光形态发生的植物光感受器。phyB是控制暴露于不同遮荫条件下的拟南芥（植物研究中的一款模式生物）幼苗中植物生长的主要光感受器，能以温度依赖性方式直接与关键靶基因（如CBF）的启动子相关联。

此外，防御与生长或发育的平衡决定了植物的命运。低温是最重要且经常变化的环境压力之一。因此，植物必须能够平衡内源性发育线索和外部信号，协调应激反应与发育模式，以适应整个生命周期的环境。

参考资料：

开花很美的5种高山植物，只能看不能碰

https://www.163.com/dy/article/GND7UJI00552AZGG.html

NOAA和NASA合作的地球植被观察（Suomi NPP卫星每周拍摄，持续一年）

https://www.youtube.com/watch?v=6gUnXpBMfyI&t=9s

中国科学家在植物应答低温信号研究中取得突破性进展

https://www.chinbullbotany.com/fileup/1674-3466/PDF/2015-2-145.pdf

Guo X, Liu D, Chong K. Cold signaling in plants: Insights into mechanisms and regulation. J Integr Plant Biol. 2018 Sep;60(9):745-756. doi: 10.1111/jipb.12706. PMID: 30094919.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jipb.12706

Ding Y, Li H, Zhang X, Xie Q, Gong Z, Yang S. OST1 kinase modulates freezing tolerance by enhancing ICE1 stability in Arabidopsis. Dev Cell. 2015 Feb 9;32(3):278-89. doi: 10.1016/j.devcel.2014.12.023. PMID: 25669882.

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1534-5807%2814%2900844-2

Baier M, Bittner A, Prescher A, van Buer J. **Preparing plants for improved cold tolerance by priming. Plant Cell Environ. **2019 Mar;42(3):782-800. doi: 10.1111/pce.13394. Epub 2018 Sep 25. PMID: 29974962.

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Ng, L., Melcher, K., Teh, B. et al. **Abscisic acid perception and signaling: structural mechanisms and applications. **Acta Pharmacol Sin **35, **567–584 (2014). https://doi.org/10.1038/aps.2014.5

https://www.nature.com/articles/aps20145.pdf

蛋白质翻译后修饰-维基百科：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BF%BB%E8%AF%91%E5%90%8E%E4%BF%AE%E9%A5%B0

背景音乐：B Minor. Probably. 编曲：兔子

片尾音乐：F小调第四协奏曲, Op. 8, RV 297,《冬 L'inverno》第一乐章. 作曲：维瓦尔第

（维基百科）这首协奏曲是作曲家维瓦尔第著名的《四季》组曲中的第四首。这四首协奏曲各附有一首十四行诗，作者不详（所以有人认为是作曲家原创）。下图为《冬》的十四行诗的原文和中文译本。本期节目片尾曲选取第一乐章“不太快的快板”。