基因研究揭80年悬而未决谜题:植物开花机制

腾讯科技讯 （嘟嘟/编译）据国外媒体报道，科学家们近日通过基因研究解决了80年悬而未决的谜题：植物怎么知道何时开花？
这项研究通过了解简单植物拟南芥的开花机制，以便更好地了解水稻等更复杂植物中的相同基因的工作原理。
确定植物开花的适当时机，最重要的是这株植物是否能繁殖成功，涉及分子活动的序列、植物的生物钟和阳光等因素。华盛顿大学生物学助理教授今泉（Takato Imaizumi）说：“我们在这项研究中了解了名为拟南芥（Arabidopsis）的简单植物的开花机制，这将使我们更好地了解在更复杂植物中的相同基因的工作原理，如水稻、小麦和大麦等农作物。”今泉已将这项研究的研究报告发表在了5月25日的《科学》杂志上。
今泉说：“如果我们能够‘调控’植物的开花时间，加快作物在不同环境下开花结果的速度，就有可能增加作物产量。了解开花机制，将使我们掌握‘调控’的工具。”除了粮食作物，这项研究工作也将使生物燃料植物的产量更高。
在每年的特定时间，开花植物都会在它们的叶子上产生一种被称为“FLOWERING LOCUS T”的蛋白质，诱导开花。一旦这种蛋白质生成，它就会从叶片转移到茎尖，茎尖是植物细胞未分化的一部分，这意味着它们可能成为叶，也可能成为花。这种蛋白质在茎尖开始发生分子变化，输送细胞，长成花朵。
众所周知，随着季节变化，白天时间的长短也会发生变化。植物使用一种被称为“生物钟”的内部计时机制来衡量白天的长度变化。在人类、动物、昆虫、植物和其它生物的一天24小时期间，生物钟与生物过程同步。
今泉和该研究报告的合著者们研究了一种被称为“FKF1”的蛋白质，他们认为这种蛋白质对植物感知季节性变化并知道何时开花的机制起了关键作用。FKF1蛋白质是一种感光器，这意味着它是由阳光激活的。今泉说：“我们一直研究的FKF1感光蛋白质在每天傍晚表达，受到植物生物钟的严格调节，当这种蛋白质在白天时间较短时表达，它无法被激活，因为在傍晚时没有阳光。当这种蛋白质在白天时间较长时表达，这种感光器能够充分利用阳光，并激活涉及“FLOWERING LOCUS T”蛋白质的开花机制。生物钟调节感光器促使植物开花的时间，这就是植物如何感知白天时间长度的不同。该系统使植物在日短夜长的隆冬时节不开花。
这一新发现来自对拟南芥的研究，拟南芥是一种十字花科的小型植物，往往用于基因研究。他们验证了爱丁堡大学生物学教授、该研究报告的合著者安德鲁·米勒（Andrew Millar）对引起拟南芥开花机制的数学模型的准确性。米勒说：“我们的数学模型帮助我们了解了植物的白天长度传感器的工作原理。这些原理将用于对其它植物进行调控，如水稻，这种农作物对白天时间长度的反应是限制农民取得好收成的一个因素。对白天时间长度的反应也可以控制产蛋的鸡和鱼场的照明，所以了解动物的反应同样重要。关于动物的蛋白质还没有植物中这么好理解，但我们期望，我们可以将这一研究成果应用到实践中。”
嘟嘟/编译 腾讯科技 2012-05-29

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