Plant ‘thermometer’ triggers springtime growth by measuring night-time heat – Cambridge IELTS 16, Test 3
‘Nhiệt kế’ thực vật kích hoạt tăng trưởng vào mùa xuân bằng cách đo nhiệt độ ban đêm
A photoreceptor molecule in plant cells has been found to have a second job as a thermometer after dark – allowing plants to read seasonal temperature changes. Scientists say the discovery could help breed crops that are more resilient to the temperatures expected to result from climate change.
Một phân tử tế bào cảm quang trong tế bào thực vật đã được phát hiện có chức năng thứ hai là nhiệt kế sau khi trời tối – cho phép thực vật đọc được sự thay đổi nhiệt độ theo mùa. Các nhà khoa học cho biết phát hiện này có thể giúp nhân giống các loại cây trồng có khả năng phục hồi tốt hơn với nhiệt độ dự kiến do biến đổi khí hậu gây ra.
A
An international team of scientists led by the University of Cambridge has discovered that the ‘thermometer’ molecule in plants enables them to develop according to seasonal temperature changes.
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế do Đại học Cambridge dẫn đầu đã phát hiện ra rằng phân tử ‘nhiệt kế’ trong thực vật cho phép chúng phát triển theo sự thay đổi nhiệt độ theo mùa.
Researchers have revealed that molecules called phytochromes – used by plants to detect light during the day – actually change their function in darkness to become cellular temperature gauges that measure the heat of the night.
Các nhà nghiên cứu đã tiết lộ rằng các phân tử gọi là phytochromes – được thực vật sử dụng để phát hiện ánh sáng vào ban ngày – thực sự thay đổi chức năng của chúng trong bóng tối để trở thành máy đo nhiệt độ tế bào đo nhiệt độ ban đêm.
The new findings, published in the journal Science, show that phytochromes control genetic switches in response to temperature as well as light to dictate plant development.
Những phát hiện mới, được công bố trên tạp chí Khoa học, cho thấy rằng phytochrom kiểm soát các công tắc di truyền để đáp ứng với nhiệt độ cũng như ánh sáng để quyết định sự phát triển của thực vật.
B
At night, these molecules change states, and the pace at which they change is ‘directly proportional to temperature’, say, scientists, who compare phytochromes to mercury in a thermometer. The warmer it is, the faster the molecular change – stimulating plant growth.
Vào ban đêm, các phân tử này thay đổi trạng thái và tốc độ thay đổi của chúng ‘tỷ lệ thuận với nhiệt độ’, các nhà khoa học so sánh phytochrom với thủy ngân trong nhiệt kế cho biết. Trời càng ấm thì sự thay đổi phân tử càng nhanh – kích thích sự phát triển của thực vật.
C
Farmers and gardeners have known for hundreds of years how responsive plants are to temperature: warm winters cause many trees and flowers to bud early, something humans have long used to predict weather and harvest times for the coming year.
Hàng trăm năm qua, nông dân và người làm vườn đã biết thực vật phản ứng với nhiệt độ như thế nào: mùa đông ấm áp khiến nhiều cây và hoa đâm chồi sớm, điều mà con người từ lâu đã sử dụng để dự đoán thời tiết và thời điểm thu hoạch cho năm tới.
The latest research pinpoints for the first time a molecular mechanism in plants that reacts to temperature – often triggering the buds of spring we long to see at the end of winter.
Nghiên cứu mới nhất lần đầu tiên xác định chính xác một cơ chế phân tử ở thực vật phản ứng với nhiệt độ – thường kích hoạt chồi của mùa xuân mà chúng ta mong đợi được nhìn thấy vào cuối mùa đông.
D
With weather and temperatures set to become ever more unpredictable due to climate change, researchers say the discovery that this light-sensing molecule also functions as the internal thermometer in plant cells could help us breed tougher crops.
Với thời tiết và nhiệt độ trở nên khó dự đoán hơn bao giờ hết do biến đổi khí hậu, các nhà nghiên cứu cho biết việc phát hiện ra rằng phân tử cảm nhận ánh sáng này cũng hoạt động như nhiệt kế bên trong tế bào thực vật có thể giúp chúng ta nhân giống cây trồng khó khăn hơn.
‘It is estimated that agricultural yields will need to double by 2050, but climate change is a major threat to achieving this. Key crops such as wheat and rice are sensitive to high temperatures. Thermal stress reduces crop yields by around 10% for every one-degree increase in temperature,’ says lead researcher Dr Philip Wigge from Cambridge’s Sainsbury Laboratory.
‘Người ta ước tính rằng năng suất nông nghiệp sẽ cần tăng gấp đôi vào năm 2050, nhưng biến đổi khí hậu là mối đe dọa lớn để đạt được điều này. Các loại cây trồng chính như lúa mì và gạo rất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Căng thẳng về nhiệt làm giảm năng suất cây trồng khoảng 10% cho mỗi lần nhiệt độ tăng một độ,” nhà nghiên cứu chính, Tiến sĩ Philip Wigge từ Phòng thí nghiệm Sainsbury của Cambridge cho biết.
‘Discovering the molecules that allow plants to sense temperature has the potential to accelerate the breeding of crops resilient to thermal stress and climate change.’
‘Khám phá các phân tử cho phép thực vật cảm nhận được nhiệt độ có khả năng đẩy nhanh quá trình nhân giống các loại cây trồng có khả năng chống chịu với áp lực nhiệt và biến đổi khí hậu.’
E
In their active state, phytochrome molecules bind themselves to DNA to restrict plant growth. During the day, sunlight activates the molecules, slowing down growth.
Ở trạng thái hoạt động, các phân tử phytochrom tự liên kết với DNA để hạn chế sự phát triển của thực vật. Vào ban ngày, ánh sáng mặt trời kích hoạt các phân tử, làm chậm quá trình tăng trưởng.
If a plant finds itself in shade, phytochromes are quickly inactivated – enabling it to grow faster to find sunlight again.
Nếu cây ở trong bóng râm, phytochrom sẽ nhanh chóng bị vô hiệu hóa – giúp cây phát triển nhanh hơn để tìm lại ánh sáng mặt trời.
This is how plants compete to escape each other’s shade. ‘Light-driven changes to phytochrome activity occur very fast, in less than a second,’ says Wigge.
Đây là cách thực vật cạnh tranh để thoát khỏi bóng râm của nhau. Wigge cho biết: “Những thay đổi do ánh sáng điều khiển đối với hoạt động của sắc tố thực vật diễn ra rất nhanh, chưa đầy một giây.
At night, however, it’s a different story. Instead of a rapid deactivation following sundown, the molecules gradually change from their active to inactive state.
Tuy nhiên, vào ban đêm, đó là một câu chuyện khác. Thay vì ngừng hoạt động nhanh chóng sau khi mặt trời lặn, các phân tử dần dần chuyển từ trạng thái hoạt động sang trạng thái không hoạt động.
This is called ‘dark reversion’. ‘Just as the mercury rises in a thermometer, the rate at which phytochromes revert to their inactive state during the night is a direct measure of temperature,’ says Wigge.
Điều này được gọi là ‘đảo ngược bóng tối’. Wigge nói: “Giống như thủy ngân dâng lên trong nhiệt kế, tốc độ mà các sắc tố thực vật trở lại trạng thái không hoạt động trong đêm là thước đo trực tiếp của nhiệt độ.
F
‘The lower the temperature, the slower the rate at which phytochromes revert to inactivity, so the molecules spend more time in their active, growth-suppressing state. This is why plants are slower to grow in winter. Warm temperatures accelerate dark reversion so that phytochromes rapidly reach an inactive state and detach themselves from the plant’s DNA – allowing genes to be expressed and plant growth to resume.’
‘Nhiệt độ càng thấp, tốc độ mà các sắc tố thực vật trở lại trạng thái không hoạt động càng chậm, do đó, các phân tử dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái hoạt động, kìm hãm sự phát triển của chúng. Đây là lý do tại sao thực vật phát triển chậm hơn vào mùa đông. Nhiệt độ ấm lên đẩy nhanh quá trình đảo ngược màu tối, do đó các sắc tố thực vật nhanh chóng đạt đến trạng thái không hoạt động và tự tách ra khỏi DNA của thực vật – cho phép các gen được biểu hiện và sự phát triển của thực vật tiếp tục.”
Wigge believes phytochrome thermo-sensing evolved at a later stage, and co-opted the biological network already used for light-based growth during the downtime of night.
Wigge tin rằng cảm biến nhiệt phytochrom đã phát triển ở giai đoạn sau và đồng chọn mạng lưới sinh học đã được sử dụng để tăng trưởng dựa trên ánh sáng trong thời gian ngừng hoạt động của ban đêm.
G
Some plants mainly use day length as an indicator of the reason. Other species, such as daffodils, have considerable temperature sensitivity and can flower months in advance during a warm winter.
Một số nhà máy chủ yếu sử dụng độ dài ngày như một chỉ số về lý do. Các loài khác, chẳng hạn như hoa thủy tiên vàng, có độ nhạy nhiệt độ đáng kể và có thể ra hoa trước nhiều tháng trong mùa đông ấm áp.
In fact, the discovery of the dual role of phytochromes provides the science behind a well-known rhyme long used to predict the coming season: oak before ash we’ll have a splash, ash before oak we’re in for a soak.
Trên thực tế, việc phát hiện ra vai trò kép của phytochromes cung cấp cơ sở khoa học đằng sau một vần điệu nổi tiếng từ lâu được sử dụng để dự đoán mùa sắp tới: gỗ sồi trước tro chúng ta sẽ có một vụ nổ, tro trước gỗ sồi chúng ta sẽ ngâm mình.
Wigge explains: ‘Oak trees rely much more on temperature, likely using phytochromes as thermometers to dictate development, whereas ash trees rely on measuring day length to determine their seasonal timing. A warmer spring, and consequently a higher likeliness of a hot summer, will result in oak leafing before ash. A cold spring will see the opposite. As the British know only too well, a colder summer is likely to be a rain-soaked one.’
Wigge giải thích: ‘Cây sồi phụ thuộc nhiều hơn vào nhiệt độ, có khả năng sử dụng phytochromes làm nhiệt kế để xác định sự phát triển, trong khi cây tần bì dựa vào việc đo độ dài ngày để xác định thời gian theo mùa của chúng. Một mùa xuân ấm áp hơn, và do đó khả năng xảy ra một mùa hè nóng bức cao hơn, sẽ khiến cây sồi rụng lá trước khi thành tro. Một mùa xuân lạnh giá sẽ thấy điều ngược lại. Như người Anh biết quá rõ, một mùa hè lạnh hơn có thể sẽ ướt đẫm mưa.”
H
The new findings are the culmination of twelve years of research involving scientists from Germany, Argentina, and the US, as well as the Cambridge team.
Những phát hiện mới là đỉnh cao của mười hai năm nghiên cứu liên quan đến các nhà khoa học từ Đức, Argentina và Mỹ, cũng như nhóm Cambridge.
The work was done in a model system, using a mustard plant called Arabidopsis, but Wigge says the phytochrome genes necessary for temperature sensing are found in crop plants as well.
Công việc được thực hiện trong một hệ thống mô hình, sử dụng cây mù tạt có tên là Arabidopsis, nhưng Wigge cho biết các gen phytochrom cần thiết cho cảm biến nhiệt độ cũng được tìm thấy trong cây trồng.
‘Recent advances in plant genetics now mean that scientists are able to rapidly identify the genes controlling these processes in crop plants, and even alter their activity using precise molecular “scalpels”,’ adds Wigge.
“Những tiến bộ gần đây trong di truyền học thực vật hiện nay có nghĩa là các nhà khoa học có thể nhanh chóng xác định các gen kiểm soát các quá trình này trong cây trồng và thậm chí thay đổi hoạt động của chúng bằng cách sử dụng “dao mổ” phân tử chính xác,‘ Wigge cho biết thêm.
‘Cambridge is uniquely well-positioned to do this kind of research as we have outstanding collaborators nearby who work on more applied aspects of plant biology, and can help us transfer this new knowledge into the field.’
‘Cambridge có vị trí thuận lợi duy nhất để thực hiện loại nghiên cứu này vì chúng tôi có những cộng tác viên xuất sắc ở gần đó, những người nghiên cứu về các khía cạnh ứng dụng hơn của sinh học thực vật và có thể giúp chúng tôi chuyển kiến thức mới này vào lĩnh vực này.’
Học thêm các bài dịch sách Cambridge IELTS mới nhất 👇👇👇
Roman shipbuilding and navigation – Cambridge IELTS 16, Test 3
