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八十年為解之謎-植物怎樣知道什么時(shí)候開花,？
閱讀：1269 發(fā)布時(shí)間：2012-10-13
為什么
科學(xué)家們相信他們已發(fā)現(xiàn)了歷時(shí)八十年無人能解之謎的zui后一個(gè)關(guān)鍵，那就是植物如何“知道”何時(shí)該開花,？
知道何時(shí)適合開花,，使植物能順利繁衍，對(duì)于植物來說是非常重要的,。這攸關(guān)一系列的分子事件,、植物的生理時(shí)鐘以及日照。
華盛頓大學(xué)生物系助理教授及通訊作者Takato Imaizumi表示,，經(jīng)由這篇研究,，科學(xué)家了解阿拉伯芥這種簡(jiǎn)單植物如何開花，而這讓我們更清楚了解同一種基因在其他複雜植物當(dāng)中如何作用,，例如米,、小麥、大麥等作物,。這篇研究發(fā)表于五月二十五日的《科學(xué)》上,。
Imaizumi教授說：“如果我們可以控制開花時(shí)間點(diǎn)的規(guī)律,，我們也許可以用加快或是延緩此規(guī)律的方法來增加作物的收成,。知道這植物生長(zhǎng)的機(jī)制讓我們可以掌控它。”除了糧食作物外,，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也許可以讓我們進(jìn)一步提高生質(zhì)燃料作物產(chǎn)量,。
在每年的特定時(shí)刻，開花植物會(huì)在葉子上產(chǎn)生名為開花素的蛋白質(zhì)以誘導(dǎo)開花,。一旦這蛋白質(zhì)產(chǎn)生,，會(huì)從葉子傳送到莖頂。莖頂?shù)募?xì)胞沒有明顯的分化，意謂著它可以蛻變成葉子也可以開成花,。這些蛋白質(zhì)在莖頂開始產(chǎn)生分子變化,，使細(xì)胞漸漸往花的路線演變。
日間長(zhǎng)短的變化將季節(jié)正在轉(zhuǎn)變的訊息傳達(dá)給有機(jī)體,。長(zhǎng)久以來,，人們都知道植物使用名為生理時(shí)鐘的內(nèi)在時(shí)間維持機(jī)制來感測(cè)日間變化。生理時(shí)鐘同步人,、動(dòng)物,、昆蟲、植物以及其他有機(jī)體在二十四小時(shí)期間內(nèi)的生理歷程,。Imaizumi 教授和此篇研究的共同作者一起研究稱為FKF1的蛋白質(zhì),。他們懷疑這種蛋白質(zhì)是植物之所以覺察季節(jié)改變以及知道何時(shí)該開花的關(guān)鍵。FKF1蛋白質(zhì)是一種光感受器,。這意味著它會(huì)被陽光啟動(dòng),。
Imaizumi教授說：“我們研究的FKF1光感受器蛋白質(zhì)在每日傍晚時(shí)表現(xiàn)。此外,，植物的生理時(shí)鐘嚴(yán)格地規(guī)范著表現(xiàn)的時(shí)辰,。”他接著說：“當(dāng)這種蛋白質(zhì)在日照時(shí)間短的日子被表現(xiàn)時(shí)，這些蛋白質(zhì)將無法被活化,。而當(dāng)這種蛋白質(zhì)在日照長(zhǎng)的日子中被表現(xiàn)時(shí),，這個(gè)光感受器將利用光線來啟動(dòng)包含開花素FLOWERING LOCUS T的開花機(jī)制。生理時(shí)鐘掌握著光感受器運(yùn)作的特定時(shí)辰,，而光感受器掌控開花,。這就是植物感受日照時(shí)間長(zhǎng)短的方式。”
這個(gè)生理機(jī)制使植物可以在資源不足的情況下先不開花,，例如冬季結(jié)尾,，因?yàn)槟菚r(shí)的日照短而夜晚漫長(zhǎng)。
這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)來自對(duì)于植物阿拉伯芥的研究,。阿拉伯芥是一種在芥菜家族當(dāng)中時(shí)常被用來進(jìn)行基因研究的小植物,。研究者透過能促使阿拉伯芥開花的生物機(jī)制的數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證了他們的預(yù)測(cè)，該數(shù)學(xué)模型的為愛丁堡大學(xué)生物系教授Andrew Millar,，Andrew Millar也是這篇研究的共同作者,。
Millar說：“此數(shù)學(xué)模型幫助我們了解植物日間長(zhǎng)短感受器的運(yùn)作原則。”那些原則也適用于其他植物,，例如米,。這些作物對(duì)于日照的反應(yīng)是限制農(nóng)夫在哪里種植作物可以豐收的一個(gè)因素。這日照原理在動(dòng)物身上也適用,，因此為了恰當(dāng)?shù)仫曫B(yǎng)雞和魚,，飼主對(duì)于日照長(zhǎng)度的控制也需要特別注意。
“對(duì)于動(dòng)物身上的蛋白質(zhì)的了解尚不如對(duì)植物中蛋白質(zhì)那么高。但是我們期待在動(dòng)物身上可以應(yīng)用相同的原理,。”
參考資料：
顯微鏡百科