靠得很近的植物会尽其所能地阻挡光线。这种“避阴”反应已经得到了广泛的研究。因此，更值得注意的是，分子生物学实验室的研究人员发现了另一种全新的机制：激素细胞分裂素的重要作用。他们的研究发表在著名的科学杂志《自然通讯》上。
自然界、田间或温室中的植物相互竞争光、水分和养分。种植得越密集，竞争就越激烈。但是它们怎么知道它们变得有点拥挤呢？“在密集种植的作物中，红光被吸收的速度比远红光快，远红光被反射。因此，红与远红之比随着密度的增大而减小。植物通过感光色素光敏色素‘看到’这一点，”瓦赫宁根大学及研究中心的分子生物学教授罗纳德·皮耶里克说。
这种色素就像一个开关：它可以是活跃的，也可以是不活跃的。可以说，红色与远红色的比例控制着这个按钮。这引发了一系列的反应。Pierik：“在远红光相对较高的情况下，就像种植密集的作物一样，茎长得更长，叶柄也更长。叶子本身从水平位置移动到更垂直的位置。只要能超越邻居，拦截更多光线就行。”
左边的植物处于标准生长光下，而右边的植物则表现出避荫反应
鼻对遮光。摄影：mike de Wit
关于这种反应和驱动它的机制，我们已经知道了很多。“植物如何处理与光有关的信息对我们的作物很重要。因为我们总是把它们放在一起。问题是你能走多远。”
然而，植物不仅争夺光照，还争夺营养物质。“因此，你应该考虑在应对竞争的同时避开阴影。这样你就能更接近现场的情况。这一思路引导了我们的博士后研究员Pierre Gautrat，他在我们之前在乌得勒支大学的团队中开始了这项工作，他提出了将地上和地下竞争结合起来研究的想法。其中一个研究问题是，如果植物没有以氮的形式获得足够的营养，它是否仍然可以对远红光做出良好的反应。”
为此，生长的组织需要知道土壤中有多少氮是可用的。他们知道，因为一个信息从根传递到生长点。在这种情况下，信使是植物激素细胞分裂素。这种激素在根中形成，并通过静脉到达植物的地面部分。如果有大量的氮存在，也会有大量的细胞分裂素。
“事实上，当氮含量低时，遮荫躲避反应似乎受到抑制。然而，我们已经证明了你可以欺骗植物。如果你给它额外的细胞分裂素，当氮含量低时，你仍然可以在额外的远红光下获得大量的长度增长。这是第一次有人证明细胞分裂素在避光中起作用。因此，我们发现了一种新的机制。这是非常了不起的，因为这些过程已经得到了非常深入的研究，”教授说。
更值得注意的是：直到现在，细胞分裂素被认为是一种抑制长度增长的激素。回顾过去，所有得出这一结论的试验都是在黑暗中培育的幼苗。只有在阳光下种植才会有这种反应。而且不是普通的白光，而是过量的远红光，”他解释说。
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实时监测叶片的长度、生长和垂直运动。图片来源：Lisa Oskam。
研究人员还研究了这种机制在遗传水平上是如何起作用的。“有一些特定的蛋白质可以抑制植物对细胞分裂素的敏感性。当暴露在远红光下时，编码这些蛋白质的基因本身就会受到抑制。换句话说，抑制剂被抑制了。而这正是刺激敏感性的因素。这些都是非常新的见解。”
作物的结构可能非常重要。“我们从绿色革命中学到了这一点。这导致了更高的产量，因为农学家开始种植水稻和小麦品种，这些品种在长度生长上投入的精力较少，而在籽粒上投入的精力更多。这些新的见解可以帮助农学家和种植者提高大麦、小麦、玉米和水稻等作物的产量，”他总结道。
