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華人研究登上Nature子刊:植物開花的分子開關找到了?
來源:學術經緯   發布者:ailsa   日期:2018-08-09   今日/總瀏覽:10/12673

我們很多人都有過種植花花草草的經歷。在欣賞美麗的花朵時,也許很少有人會關心植物的開花時機。對于人類來說,何時開花只事關觀賞花卉的時間。而對于植物而言,如果開花太早,可能就會錯過給它們傳播花粉的動物;如果開花太晚,種子還沒有成熟,就會被秋季、冬季的氣溫所凍傷。因此開花時間的精確選擇,可是生死攸關的事。

今日,《自然》子刊《Nature Genetics》上刊發了一篇來自華人學者的論文,揭示了關于植物開花的奧秘。它來自中科院分子植物科學卓越創新中心杜嘉木課題組與美國威斯康星大學麥迪遜分校的鐘雪花課題組的合作。

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▲本研究的通訊作者杜嘉木研究員(左)與鐘雪花教授(右)(圖片來源:研究院所官網)

我們知道,所有的生物,都是由一個細胞發育而來的,植物也不例外。所以,植物的葉子也好,花也好,決定它們發育的遺傳信息都儲存在植物的基因組里。先前,研究人員發現,植物“長葉子”和“開花”的信號有點沖突,如果想要開花,植物就得提前和身體里的細胞打招呼,先讓它們停止葉子的發育。

那植物是怎么給這些細胞打招呼的呢?過去的理論認為植物里有兩類蛋白質,一類蛋白質好像是剎車。在合適的信號作用下,這些剎車會被松開,促進花的發育;而另一類蛋白質好像是油門,能進一步加速植物器官的發育過程。

但今日來自華人學者的研究則表明,我們過去的認識并不準確。事實上,開花的決定權,僅僅掌握在一個蛋白的手中。它好像一個開關,足以影響是否開花。

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▲EBS蛋白精準地調節了開花信號的平衡(圖片來源:《Nature Genetics》)

研究人員們發現的這個蛋白叫做EBS。很早以前,植物學家們就知道,如果EBS缺失,植物就會早開花,表明它在通常情況下,是起到了抑制過早開花的作用。為了研究這個蛋白的作用機理,研究人員們先在植物中尋找其結合的對象,但結果卻另他們大感好奇——EBS不但能結合表觀遺傳學上的抑制信號,還能結合表觀遺傳學上的激活信號。也就是說,通過結合不同的信號,EBS能開啟或關閉相關基因,影響到開花的時間。

后續的研究,則發現了關于EBS蛋白的神奇一幕。通過結構分析,研究人員們發現當環境適合開花時,EBS蛋白竟會“變形”,讓自己能更好地激活開花相關基因。這種有趣的行為也激起了研究人員們的興趣。要知道,EBS蛋白的相關結構,無論在動物還是植物中,都非常普遍。這表明同樣的“蛋白開關”在許多生物中可能都存在,而這是我們之前未能足夠重視的一個研究方向。

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▲在陽光不足的地區,這一發現有望縮短植物生長周期,帶來重要的農業應用(圖片來源:Pixabay)

鐘雪花教授指出,這種蛋白開關為生物的發育提供了許多靈活性。未來,科學家們有望利用這個分子開關,帶來更多實際應用?!叭绻覀兡芸s短植物的生長周期,提前完成收獲季,那對于許多作物來說可能是非常重要的?!?/span>

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