银杏原产于中国,是著名的长寿树种。它广泛分布在中国各地。1月15日,记者从扬州大学获悉,该校银杏研究团队、北京林业大学林金星团队和森林分子设计与育种高科技中心进行了合作。经过7年对细胞学、生理学、多类群科学和分子生物学等科学鉴定方法的综合应用,发现古银杏树的寿命不是由单一的长寿基因控制的,而是生长和衰老过程中多种因素综合平衡的结果。该研究结果最近发表在美国国家科学院院刊的网上。

银杏树“爆炸”。(照片来源:审美分享者ZHR@CGdrawing,韩非摄)

“长寿机制一直是生命科学领域关注和研究的焦点。几乎所有的多细胞生物都无法逃脱衰老,最终导致个体死亡。”扬州大学的王力教授说,人类和动物的衰老被认为主要与端粒丢失、DNA损伤、DNA突变积累、表观遗传变化等因素有关,而预期寿命一般只有几十年。在自然界中,有些树种可以长到数百年甚至数千年,但仍然生长旺盛,但长寿的机制仍不清楚。

据介绍,研究发现,与成年树相比,古树形成层细胞层数较少,新生年轮宽度较窄,生长素含量较低,脱落酸含量较高,与细胞分裂和分化相关的基因表达较低,表明古树中油管组织生长较慢。然而,古树干截面积的增加仍处于较高水平,表明古银杏树的形成层干细胞仍具有较强的连续分裂能力。

这些形态学、生理学和分子生物学的结果表明,古银杏树总体上仍处于健康的成年状态,仍保持着“青春活力”,尚未进入衰老阶段。因此,古银杏树维管形成层细胞的连续分裂能力在防止衰老中起着重要作用。

树木的生长、发育甚至衰老都需要应对环境压力、病虫害、细菌和其他微生物。本研究中,鉴定发现古银杏树维管形成层细胞中的R基因数量远远多于其他物种。此外,在古树群中,木质素单体、类黄酮和芪类代谢途径中的基因数量和表达没有减少。

因此,推测古银杏树可能通过木质素和其他物质的持续合成来增加树干的密度和强度以支持生长的树体。同时,通过大量R基因的连续表达和具有特殊保护功能的代谢产物的积累,可以提高树体抗性,抵抗各种生物和非生物胁迫,从而大大延长树体寿命。研究结果对于从个体水平揭示树木生长和衰老的调控机制具有重要的科学意义。