【植物開花有早晚？科學(xué)家找到開關(guān)控花期】自然界很神奇 ， 不同植物的開花時間不一樣 ， 到底是什么神奇的力量在調(diào)控開花時間？科學(xué)家們一直在探尋這個奧秘 。 采訪人員11月30日從安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)了解到 ， 該校生命科學(xué)學(xué)院植物抗逆育種與減災(zāi)國家地方聯(lián)合工程實驗室李培金課題組 ， 通過研究揭示了擬南芥花期自然變異的調(diào)控新機(jī)制 。 這一研究成果日前發(fā)表在著名國際刊物《自然·通訊》上 。 開花時間是關(guān)鍵的農(nóng)藝性狀 ， 對植物產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要影響 。 一般來說 ， 每種植物都有最佳花期 ， 在此期間開花 ， 就能實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn) 。 但如果花期提前或者滯后 ， 就會給產(chǎn)量帶來不良影響 。 李培金給采訪人員舉了一個例子 ， 玉米在開花時期對高溫異常敏感 ， 如果在7月份高溫天氣開花 ， 會導(dǎo)致雌雄花期不協(xié)調(diào)和授粉失敗 ， 嚴(yán)重時顆粒無收 ， 給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來重大損失 。 因此解析植物的開花機(jī)制 ， 對植物分子輔助育種 ， 提高作物產(chǎn)量具有重要的現(xiàn)實意義 。 植物進(jìn)化是一個漫長的過程 ， 同一類植物分布在不同的區(qū)域 ， 為了適應(yīng)不同的環(huán)境 ， 在進(jìn)化過程中遺傳基因會發(fā)生不同的變化 ， 出現(xiàn)豐富的自然變異 ， 從而維持了各種花期類型 ， 這種現(xiàn)象在模式植物擬南芥中非常普遍 ， 是遺傳多樣性的一個重要特征 。 有研究發(fā)現(xiàn) ， FRIGIDA （FRI）和FLOWERING LOCUS C（FLC）是抑制植物開花的兩個關(guān)鍵基因 。 比如 ， 冬小麥之所以需要過冬 ， 主要是因為FRI和FLC的同源基因表達(dá)水平很高 ， 抑制了冬小麥開花 ， 經(jīng)過秋冬兩季長時間的低溫 ， FLC表達(dá)水平就會慢慢下降 ， 等到來年春天 ， 隨著氣溫的逐步升高 ， 冬小麥才得以開花結(jié)果 。 同時 ， 只有在FRI和FLC共存的情況下 ， 才能發(fā)揮抑制開花的功能 ， 任何一個基因的缺失都會導(dǎo)致植物早開花 。 在不同類型的擬南芥中 ， FLC的表達(dá)水平有很大差異 。 李培金課題團(tuán)隊對世界范圍內(nèi)的102種擬南芥的FLC基因的表達(dá)水平進(jìn)行了定量分析 ， 通過全基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù)篩選出一個花期調(diào)控關(guān)鍵基因SSF 。 SSF基因編碼的蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著調(diào)控花期的功能 。 通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn) ， SSF基因編碼的蛋白質(zhì)具有兩個變異類型——SSF414D和SSF414N 。 植物體廣泛存在的蛋白泛素化修飾和降解系統(tǒng)能識別這兩種蛋白質(zhì) ， 并調(diào)控SSF蛋白質(zhì)水平的高低 ， 從而影響開花抑制基因FLC的表達(dá)水平 ， 導(dǎo)致植物花期發(fā)生改變 。 李培金解釋說 ， SSF基因的兩種變異類型很神奇 ， SSF414D和SSF414N雖然都能抑制植物開花 ， 但414D功能更強(qiáng)更明顯 ， 414N相對表現(xiàn)不明顯 。 414D主要存在于北方的植物中 ， 相對來講可以使植物晚開花 ， 適應(yīng)北方的寒冷氣候；而414N主要存在于南方的植物中 ， 相對來講調(diào)控植物早花 ， 以適應(yīng)南方較為溫和的生長環(huán)境 。 在以往的研究中 ， SSF基因多次被發(fā)現(xiàn) ， 但這個基因如何發(fā)揮功能一直不清楚 ， 分子調(diào)控機(jī)制更是未知 ， 這項研究成果首次解決了這個難題 ， 并深入揭示了基因自然變異調(diào)控植物生育期的新機(jī)制 ， 為植物分子育種提供了重要基因資源和理論依據(jù) 。
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