龙舌兰或暗藏抗旱密钥

或许，和龙舌兰联系最多的莫过于龙舌兰酒，但是这种植物还有一种不常见的用途。现在，该植物正在教科学家学习如何制造出更抗旱的植物。

这种耐寒的肉质植物和霸王树（一种可以食用的仙人掌）、菠萝、香草兰花一样，在数千万年的进化过程中，具备了一种不同的光合作用，可以让植物在难以获得水的半干旱环境中生存。

这一过程叫作景天酸代谢（CAM），一些科学家对这一过程的研究已经持续了数十年，因为具备这种代谢功能的植物会消耗更少的水。然而，最近两三年来，越来越多的研究人员开始尝试认识这种光合作用，并把它转移到其他植物物种体内。

在植物中重新制造整个代谢通路绝不是一件简单的事。在科学家搞清楚与其基本功能相关联的所有基因以及运能机制之后，他们就要找到一种把基因材料植入目标植物的途径，或者让植物中存在的基因和蛋白按照科学家想要的方式运转。总的来说，该过程会包含大约100个基因，尽管研究人员表示仍不知道确切的基因数量。

美国橡树岭国家实验室生物学家Xiaohan Yang就是其中一名尝试让CAM在其他植物中发挥作用的研究人员。他表示，考虑到气候变化带来的干旱，在过去几年中，科学家对于CAM的兴趣迅速增长，政府的相关投资也在上升。

那么，是什么让龙舌兰和仙人掌等植物的光合作用如此特别呢？和大多数在白天通过叶片中的气孔吸收二氧化碳的植物（即C3和C4类植物）不同，CAM植物在晚上吸收二氧化碳。这种光合作用时间的变化意味着植物通过呼吸作用散发的水汽更少。事实上，CAM植物消耗的水分别仅是C3植物和C4植物的1/5和1/3。

然而，CAM植物也需要一种在晚间储存碳的方式，因为和其他植物一样，如果没有日照，它们就不能把碳转变成糖和淀粉等能量储备。CAM植物则通过暂时把碳储存在一个羟基丁二酸过渡池中实现能量储备。当太阳升起时，植物会分解有机酸，释放出二氧化碳。由此来看，这种植物可以进行类似C3植物的光合作用，只不过它们叶片上的气孔未保持打开状态，因为叶片中已经可以获得碳。

目前，对于Yang等科研人员来说，相关挑战就是如何找到一种让其他植物形成这种夜间碳储存的方式。“我们已经掌握了有哪些基因对于CAM植物非常重要。”Yang说，“现在，我们正在研究如何让这些基因汇聚在一起，那样我们就可以检测其效率了。”

阅读：  2015-12-01 16:12:35