银杏凭什么能活千年？

贵州省福泉市李家湾的千年老银杏树依然欣欣向荣。田亮绘画

与一些在大自然中繁衍了数百年甚至数千年的树木相比，动物的寿命算不了什么。然而，像银杏这样的树的长寿机制以前并不清楚。

最近，美国《国家科学院院刊》在网上公布了中外科学家对树木长寿机制最全面的研究成果。他们以银杏干维管形成层为主要研究材料，综合运用细胞学、生理学、多组科学和分子生物学来揭示古银杏长寿的内在机制。

该论文的作者、扬州大学的王力教授在接受《中国科学报》采访时表示，树木的生长主要来自顶端分生组织和侧生维管形成层的分裂和分化，但树木的生长在一定年龄后并没有增加，因此不能反映年龄的变化。树干的维管形成层每年都能分裂分化成新的韧皮部和木质部，维持树体的生长，是研究古树长寿机制的理想材料。

本研究通过年轮测量技术和DBHs分析确定了34株银杏的真实年龄。34棵银杏树的树龄从15年到1353年不等。将不同树龄的树木分成三组进行对比研究。结果表明，与成年树相比，古树群(193 -667)形成层细胞层数减少，新生年轮宽度变窄，生长素(IAA)含量降低，脱落酸(ABA)含量增加，细胞分裂和分化相关基因表达减少，表明古树中油管组织生长减缓。然而，古树干截面积的增加仍处于较高水平，表明古银杏树形成层干细胞仍具有较强的连续分裂能力。

本研究进一步测定了古树叶片的光合指数、种子繁殖能力、衰老相关标记基因、miRNA和靶基因、自噬基因等。，并且没有发现显著的变化。此外，研究人员还验证了银杏叶和其他银杏植物衰老过程中的相关基因。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。“古银杏树维管形成层细胞的连续分裂能力在防止衰老方面起着重要作用。”王丽说道。

该论文的作者、北京林业大学教授林金星说，树木大多因环境压力或疾病而老化和死亡。为了了解树木随着年龄的增长是否更容易受到这种压力的影响，他们研究了与病原体抗性和保护物质产生相关的基因。结果，他们在古银杏树维管形成层细胞中鉴定出62个FLS2、EFR成员和457个R基因，尤其是R基因的数量远远超过其他物种。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。

该论文的作者、丹顿北德克萨斯大学的教授理查德·迪克森说，这是一种“惊人”的能力，可以帮助银杏健康生长数千年。古银杏树可以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，以支撑生长的树体。同时，通过大量R基因的持续表达和具有特殊保护功能的代谢产物的积累，提高了树体的抗性，抵御各种生物和非生物胁迫，从而大大延长了树体的使用寿命。

综上所述，科学家认为古银杏树的长寿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。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。

这项工作得到了国家自然科学基金和111人才引进计划等项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.1916548117