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花儿们如何知道该何时绽放?

中国数字科技馆2018/5/30 15:43:07


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图为向日葵


研究人员们发现了植物中,触发开花机制关键蛋白质的具体合成场所。

在此之前,还没有人精确指出是哪种细胞合成了这种叫做开花位点基因(Flowering Locus T, FT)的小分子蛋白。此外,本次研究还发现了一种调控FT生产的细胞间大量信号传导系统。

“确定FT位于何处,以及它如何与其它影响开花的因素协调作用,对育种者十分重要,因为这些因素能够帮助他们精确操纵植物的开花时间。”论文的第一作者Qingguo Chen解释道。他是美国康奈尔大学(Cornell University)的植物生物学教授,并任罗伯特•特金(Robert Turgeon)实验室副研究员。

许多植物的开花过程都基于其叶片对昼长的感知。有些植物在白昼较短的时候开花,而有些在白昼较长的时候开花。

人们先前已经知道,拟南芥(Arabidopsis)在昼长较长的条件下,叶片开始合成FT,并且通过维管组织的韧皮部输送FT。韧皮部携带着糖类和营养物,将它们从叶片输送到植株的其余部分。FT到达茎尖,这是新叶片和茎的最高点,在这里,FT促进花朵的形成。


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图为樱花


由于FT的释放受到30多种蛋白质的相互级联作用控制,因此其开花的调控机制比较复杂。“这其中牵涉着复杂的控制网络,只有当你了解这些特定的细胞里发生了什么之后,才可能解开谜团,因此,细胞的关联网络很重要。”特金说道。

 因为叶脉非常细小,而且被富含叶绿素的光合细胞所覆盖,因此识别FT生产细胞较为困难。在研究中,特金和同事们用荧光蛋白标记韧皮部(叶脉)产生FT的细胞。

 研究者们发现,在一种名为马里兰猛犸(Maryland Mammoth)的烟草植株韧皮部,也有相同类型的伴细胞产生FT。此外,当研究者们杀死这些伴细胞后,拟南芥和烟草植株都将延迟开花。

 当研究者们进一步研究开花触发机制时,他们发现:杀死这些伴细胞终止了FT生成机制的后期过程,但其初期过程未受到影响,从而证实了FT源于这些细胞,并且FT的合成与大量的细胞间信号传导系统有关。

 这项发现刊登在《美国国家科学院院刊》(National Academy of Sciences)上。

 研究经费来自美国国家科学基金会(National Science Foundation)和普渡大学(Purdue University)。


(编辑/成明珠)