新的研究表明，季节性植物可以快速地适应——甚至是基因上的适应——不断变化的气候条件，并揭示了当天气变化时它们控制生长反应的各种机制。然而，研究表明，寿命较长的植物在适应变化方面面临更大的困难。
加州大学尔湾分校的植物进化生物学家史蒂文·弗兰克斯（Steven Franks）和他的同事们测试了野生的荠菜，这种植物大约在300年前由美索不达米亚沙漠通过地中海气候引入加利福尼亚。这种植物是一种幸存者，从沼泽到近沙漠都能茁壮成长。科学家们在2000年发生五年干旱之前，于1997年收集了该植物的种子。他们在干旱之后，于2004年再次收集了种子，以观察发生了什么变化。
通过在受控条件下使储存的祖先种子、后代种子和杂交种子发芽，生物学家可以准确地确定野荠菜如何适应了不断变化的环境。“我们保持环境不变，只改变基因，”弗兰克斯解释道。“我们发现，在自然气候变化之后，开花时间迅速向提前进化。”
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实际上，植物已经将开花时间提前了几天，以便充分利用干旱年份短暂的“雨季”。根据1月8日在线发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果，对于最初来自加利福尼亚沼泽中较湿润环境的植物而言，这种变化更加明显——提前了一个多星期。
这对像野荠菜这样的年度物种来说是个好消息，它们可以相对快速地适应气候变化，但对于寿命更长的植物来说，比如加利福尼亚的红杉，这预示着不好的前景，它们可能无法足够快地适应变化。“我们将看到分布范围的变化，”弗兰克斯说。“物种会遇到沙漠或山脉等障碍，可能会失去生存空间。它们将无法进化或迁移得足够快以跟上气候变化。”
欧洲的其他研究表明，植物可以改变另一个控制其对气候反应的机制：春化作用，即植物在对温暖天气作出生长信号反应之前所需的寒冷时期长度。英国诺里奇约翰英纳斯中心的卡罗琳·迪恩（Caroline Dean）和她的同事们研究了普遍存在的拟南芥的这种反应。瑞典的这种植物所需的冬季长度几乎是英国同类植物的四倍——分别是14周和4周——之后才会将温暖天气解释为生长的信号。
迪恩指出：“看起来，这种适应开花时间以适应不同冬季条件的机制的变化进化得非常快。通过了解植物如何适应不同的气候，这将使我们在培育能够应对全球变暖的作物方面抢占先机。”
当然，大多数主要农作物都是一年生植物，因此可能能够快速适应不断变化的环境；“我预计这种情况会在农作物中发生，”弗兰克斯观察到。但他警告说，玉米、小麦、水稻或其他植物内部的遗传变异可能不足以实现如此快速的转变。
因此，加州大学尔湾分校的生物学家亚瑟·韦斯（Arthur Weis）计划启动“基线项目”：一项涵盖北美和欧洲至少数百种植物物种的收集工作。这个种子库将使未来的科学家能够检查特定植物如何与其祖先相比进行了适应——或没有适应。该项目将需要来自单个物种内数百种植物的样本，并且这是一项需要数年才能取得成果的工作。
最终，这将比密苏里植物园的彼得·雷文（Peter Raven）设想的工作规模要小，后者旨在保护植物界中所有濒危物种。但它将是一个时间胶囊，供未来的科学家用来绘制变化图。如果人类要在地球上进行一项不受控制的实验，即人为的气候变化，那么我们不妨从中学习。