研究人員借助對菠蘿基因組的測序，揭示這種水果得以在缺水環(huán)境下生長的原因，希望有助抗旱作物品種的培育。這項研究由美國伊利諾伊大學厄巴納－尚佩恩分校植物生物學教授明瑞光主持，不僅限于菠蘿基因組及其特有光合作用機理，還涉及與其他植物不同光合作用機理的比較。
光合作用，是植物把太陽光線轉化為化學能量的過程。只是，不同植物有著不同類型的光合作用機理。具體到菠蘿，與香蕉和蘆薈、仙人掌一樣，光合作用機理相對特殊，名為“景天酸代謝（CAM）”。
另外兩種光合作用機理，名為“碳3”和“碳4”，分別對應于小麥、水稻、大豆、煙草和棉花等植物以及玉米、甘蔗和高粱等植物。
CAM植物與典型碳3植物相比，生長過程中用水量只需要后者的20％，所以可以在炎熱、干旱的環(huán)境下生長。這一特性是研究人員尤其看重的。
研究人員首次發(fā)現(xiàn)，就菠蘿基因組而言，與CAM相關的一些基因接受晝夜節(jié)律鐘基因調(diào)控，因而光合作用機制伴隨晝夜差別而調(diào)整：白天，葉子上的氣孔關閉，減少水分流失；晚上，氣孔打開，吸收并固定二氧化碳。
依照明瑞光的解釋，“這就造就了菠蘿的韌性，能夠抵御炎熱和干燥的氣候，因為它的葉子白天很少流失水分”。
菠蘿最早6000多年前在如今屬于巴西西南部和巴拉圭東北部的南美洲地區(qū)種植，現(xiàn)已擴散至超過85個國家，合計年產(chǎn)量大約2500萬噸，產(chǎn)值將近90億美元。
菠蘿與一些禾本科植物，如水稻和高粱，在基因組層面上，最初有過共同的“祖先”，但各自經(jīng)歷多次基因組倍增，也就是所謂“全基因組復制”，形成現(xiàn)在各自的性狀。明瑞光及其研究小組確認，菠蘿有過兩次全基因組復制。而先前研究表明，禾本科有過三次全基因組復制。
明瑞光因而認定，菠蘿基因組是研究谷類作物基因組的“最佳對照物”。
認知不同的光合作用機理，比對不同作物的基因組構成，著眼點是培育抗旱植物新品種，特別是糧食類作物，以應對全球氣候升溫趨勢。
在最新一期英國《自然·遺傳學》雜志發(fā)表的論文中，研究人員寫道：“全球范圍內(nèi)，干旱是多數(shù)情況下導致作物減產(chǎn)的原因。所以，理解植物進化，得以在缺水環(huán)境下生存的機制，對于借助遺傳工程手段賦予作物以耐旱性能而言至關重要。”
