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为什么植物越冬后才开花【永信贵宾会】
2019-11-23 15:08

植物为何越冬后才开花
——研究“春化记忆”重置分子路径

永信贵宾会 1

春回大地,李白桃红,漫山遍野的油菜花令人流连忘返,殊不知,这是寒冬留给世人的馈赠,不经历寒冬,有些花儿不会开。

没有春化的植物,晚花;低温处理的植物,早花。罗晓、何跃辉供图

日前,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉和杜嘉木课题组关于一年生或双年生越冬十字花科植物开花机理的研究取得进展,研究发现关闭和重新开启B3结构域蛋白亚家族,可以实现开花基因在特定季节表达,从而实现植物生命周期与自然季节变化的同步。相关研究结果4月9日发表于《自然—植物》。

春回大地,李白桃红,漫山遍野的油菜花令人流连忘返。殊不知,这是寒冬留给世人的馈赠,不经历寒冬,有些花儿不会开。

为什么花儿在春天开放

日前,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心研究员何跃辉和杜嘉木课题组关于一年生或双年生越冬十字花科植物开花机理的研究取得进展,研究发现关闭和重新开启B3结构域蛋白亚家族,可以实现开花基因在特定季节表达,从而实现植物生命周期与自然季节变化的同步。相关研究结果发表于《自然—植物》。

众所周知,在我国长江以北地区,很多植物例如冬小麦和冬油菜都在秋天播种出苗,经历“寒冬”的洗礼,在气温回暖的来年春天开花生长。倘若春天播种,即使“一帆风顺”地生长到秋天也无法开花。

为什么花儿在春天开放

这究竟是为什么呢?在此不得不提到植物学里的一个经典概念:春化。

众所周知,在我国长江以北地区,冬小麦、冬油菜等很多植物都在秋天播种出苗,经历“寒冬”的洗礼,在气温回暖的来年春天开花生长。倘若春天播种,即使“一帆风顺”地生长到秋天也无法开花。

春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,避免植物在破坏性的冬季开花,而在温暖的春季或夏季开花。

这究竟是为什么呢?在此不得不提到植物学里的一个经典概念:春化。

何跃辉告诉《中国科学报》:“通常植物在幼苗期遇到冬天,会产生类似人脑的记忆,记得那段被雪覆盖的感受。在没有“春化”之前,植物里面抑制开花的基因的表达水平很高,而冬季低温“春化”的过程,就是把抑制开花的基因关闭。”

春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温,才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,避免植物在破坏性的冬季开花,而在温暖的春季或夏季开花。

他介绍,植物首先经过寒冬把“成花抑制基因”关闭,随着春天气温回升,此抑制成花的力量便解除”封印“,恢复植物开花的能力。植物开花后,胚胎里的成花抑制基因的关闭状态会被重新激活,直接导致下一代种子产生的幼苗不能开花。因此下代又要经历一个冬天,再在春季开花,以此循环往复。

何跃辉告诉《中国科学报》:“通常植物在幼苗期遇到冬天,会产生类似人脑的‘记忆’,‘记得’那段被雪覆盖的感受。在没有‘春化’之前,植物里抑制开花的基因的表达水平很高,而冬季低温‘春化’的过程,就是把抑制开花的基因关闭。”

“季节的更替主要依赖于温度和光照周期的变化,植物在春天开花也是遵循这个机理。”何跃辉说。

他介绍,植物首先经过寒冬把“成花抑制基因”关闭,随着春天气温回升,此抑制成花的力量便解除“封印”,恢复植物开花的能力。植物开花后,胚胎里成花抑制基因的关闭状态会被重新激活,直接导致下一代种子产生的幼苗不能开花。因此,下一代又要经历一个冬天,再在春季开花,以此循环往复。

揭开“春化记忆”及其被擦除的秘密

“季节的更替主要依赖于温度和光照周期的变化,植物在春天开花也是遵循这个机理。”何跃辉说。

那么,植物是如何感知低温时期,并在气温上升后“记住”其低温经历以适时开花的呢?开花后 “越冬记忆”又是如何在下一代被擦除的呢?

揭开“春化记忆”及其被擦除的秘密