作者:Zachary B Lippman 来源:《自然—遗传学》 发布时间:2012-12-13 10:16:27
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科学家揭秘开花分子时钟
 
鲜花不仅吸引眼球,还吸引着蜜蜂等传粉者。植物需要最大程度的利用传粉者来进行繁殖,开花的时机也就对植物及其产量有重大影响。人们一直认为外界环境的光和温度是控制开花的主要因素。然而,冷泉港实验室CSHL的助理教授Zach Lippman博士及其同事在Nature Genetics杂志上发表了新研究,揭示了一个鲜为人知的开花机制。
 
研究人员使用番茄作为模式生物,发现如果开花时机缺乏控制,开花程序进行太快,就会导致每个枝条上只开一朵花(通常是7至10朵)。相反,如果开花进程减慢,就能开更多花,也就意味着有更多的果实。对番茄开花机制的解析,将有助于提高重要农作物的产量。
 
在开花过程中,植物会形成花序,这些结构源自植物分生组织中的一小群干细胞。当植物感知到光照或温度信号,就在分生组织形成花或叶。研究人员分析了番茄开花过程中涉及的上千个基因,终于揭示了调控番茄生成分支花序或不分枝的“分子时钟”。在这项新发表的研究中,他们阐述了该时钟中的关键基因。
  
“植物何时何地从长叶转变为长花,这需要精确控制时机,”Lippman说。“我们知道开花过程受到温度和日长等环境因素的调控,这只是调节开花时机的一方面,我们发现还存在一个鲜为人知的新机制。”
 
研究人员指出,这一新机制中的关键基因是TMF(TERMINATING FLOWER),当它发生突变时,番茄就会由通常的复花序转变为单花序。尽管几十年来人们已经在拟南芥、水稻和玉米等多个植物系统中深入研究了开花过程及其涉及的基因,人们此前并不知道TMF基因在植物生长中有如此重要的作用。
 
研究显示,TMF调控着一条控制开花时机的新通路。TMF突变使植物误以为已经到了开花的时间,而实际上植物还处于长叶子的阶段。开花过程是受到严密调控的,TMF功能缺失时会使整个机制紊乱。当外部的光照和温度还没有达到让植物开花的条件时,植物还是会启动开花程序。由此看来,TMF是开花过程中的内部检验点,研究人员指出它的正常功能是延缓开花进程。
 
如果植物开花太快,其叶片就可能难以为花朵和果实提供足够的能量。不过研究人员指出,有些植物正是利用这一机制来调整自己花序上花朵的数量。在自然界中,一些植物可能开花较少反而更成功。
 
番茄所属的茄科包含有各种花序,这也是研究人员选取番茄作为模型的原因。他们希望通过了解控制开花的遗传学开关,帮助人们改造并提高番茄等作物的产量。(来源:生物通 叶予)
 
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