很多植物都是通过感知日照长短的变化来确定花期的。日本京都大学荒木崇副教授领导的研究小组,新发现了一种在植物开花现象中起重要作用的蛋白质。
这种新型蛋白质称为FD蛋白质,有关发现发表在最新一期的美国《科学》杂志上。荒木等人此前发现,植物叶子中存在一种称为FT的蛋白质,当日照变长时,FT蛋白质会“催促”植物开花。新发现的FD蛋白质存在于植物幼芽中,能与从植物叶子中传输过来的FT蛋白质相结合,起到控制花芽生成发育的“开关”作用。
此外,FD蛋白质对于FT蛋白质起作用是必需的,如果没有FD蛋白质,即使FT蛋白质增加,花儿也不会开。研究人员说,如果能够搞清楚FT蛋白质是如何从叶子传输到幼芽中的,那么就能最终弄明白花芽生成、开花的机理。
据8月14日“生命科学”网站报道,早在二十世纪三十年代科学家们就知道了植物可以感知每日的长度,并且通过对这个信息的感知判断决定在什么时候开花。
俄罗斯科学家们曾持这样一个观点,他们推测有一种神秘的物质从植物的叶片传输到新芽的末端,刺激花苞的形成。他们称这种神秘的化学物质为“成花激素”。近日发表的一份研究报告揭示了其中的原理,其中包括为什么花朵会在植物的特定部分开放的原因。
“我们已经揭示了有一种被称为FT的基因,它活跃于植物的叶片中。这种基因的活性受昼长的控制,它能产生一种信息分子可以传输到新芽的末端。”瑞典农科大学的尤米亚植物科学中心的奥弗-尼尔森说。
由另外一个不同的小组通过的一个独立的研究,显示了这种信息分子是如何工作来激活“基因遗传程序”的,如何使得植物花蕾的形成。简而言之,开花就就是蛋白质的形成过程,科学家们讨论的是蛋白质如何在将来花蕾的位置聚集而成的原因。开花的过程只是在合适的时间在基因预排程序的位置蛋白质的聚集展现。
科学家们说,温度和土壤条件也是开花时间成因的重要因素。“综合这些数据和因素,表明由FT基因产生的信息分子要么是难以捉摸的成花激素,要么是成花激素的一个重要组成部分。”尼尔森告诉“生命科学”网站的编辑说。
那么知道了这个对科学家们有什么要紧的呢?到了春天,白天变长,水仙花在这个季节开放了,玫瑰则要等到夏季才肯一展芳颜。另一方面,稻子的花要等到白昼变短的秋天开放。自然界按着自己的规律井井有序发展着,当然了,人类有时候想要和她开个玩笑。
“通过这个发现,我们可以用其中的原理来生产早熟稻。这是个令人感兴趣的推测。”尼尔森说,“既然许多的高产种类都开花比较晚,这可以使得在地球的某些地方每年有多次的丰收。”
植物如何综合所有的信息来形成花朵的过程,到目前为止还并不十分清楚。但关于“揭示这种综合是如何通过分子机制来实现花朵形成过程”的研究正在进行中。
三项新研究揭示了一个信号如何在开花植物叶子中开始,探测日照长短(既春化)的变化,导致植物完全不同部位的开花。这个叶子和花之间神秘的可移动的协调因子被称为“成花素”,但是迄今为止研究人员对它的了解甚少。现在两个研究小组发现由在叶子中表达的一个基因编码的“flowering locus T”(简称FT)蛋白帮助启动这个开花信号。FT与一个只出现在顶芽的转录因子FD相互作用,引导那里的组织为开花做准备。另一项研究将这个可移动的协调因子确认为FT的mRNA,它从叶子迁移到分生组织,在那里启动开花。一篇相关的研究评述讨论了这些发现。