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植物，就像人类一样，有生物钟，可以让它们知道时间。对于人类来说，这种细胞时钟结构影响着我们何时醒来和入睡。
植物非常依赖日光，昼夜节律钟的影响很大，它调节光合作用、气体交换和蒸腾作用的速率，蒸腾作用是指水通过茎的流动和叶子的蒸发。
现在，研究人员发现，这些生物钟在消耗水分方面起着重要作用，让植物更有效地利用这种宝贵的资源。
他们用模式实验室植物进行了一系列实验，其中编码昼夜节律的基因发生了变化。
一些变化使植物在生长过程中消耗了更多的水分，但出乎意料的是，实验揭示了昼夜节律的一些变化使植物在少用水的情况下茁壮成长。研究表明，影响水利用效率的是整个昼夜节律系统，而不仅仅是一个特定的部分。
这项研究为调整农作物更有效地利用水资源提供了机会: 在植物生长的同时，通过蒸腾作用失去的水分更少。
农业约占全世界淡水消耗量的80% 。因此，了解植物中影响其用水量的过程，对于培育高产但用水量较少的作物至关重要。
植物每天都有节奏地蒸腾水分，因为气孔，叶表面的微小气孔，一般只在白天开放。以前的研究表明，每日开放是由昼夜节律调节的。
“我们推断，昼夜节律可能对植物使用的水量有很大影响。我们的实验表明情况确实如此，”John Innes Centre的Antony Dodd博士解释说，他是这项研究的作者。
“这项工作的首要目标是减少用于作物灌溉的水量，以提高农业粮食生产的可持续性。”
研究表明，生物钟基因的改变通过多种途径影响水分利用效率。生物钟的改变还会影响叶片的大小，进而影响植物的耗水量。研究人员观察到，这些变化和其他因素一起导致了水资源利用效率的提高。
研究的下一步将是发现昼夜节律如何调节植物水分损失的细胞机制，并利用本研究中使用的模式植物的知识，在重要作物中确立研究结果的重要性。进一步的工作可能包括研究温度在生物钟如何影响水利用效率方面的作用。
这项研究由BBSRC (JIC 的 GEN ISP 和Bristol的SWBio Ph.D.项目)资助，并与 Alistair Hetherington 教授(University of Bristol)合作。
“The circadian clock contributes to the long-term water efficiency of Arabidopsis”发表在《Plant Physiology》杂志上。
文献来源:
Noriane ML Simon et al. The circadian clock influences the long-term water use efficiency of Arabidopsis, Plant Physiology (2020). DOI: 10.1104/pp.20.00030
http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/03/16/pp.20.00030
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