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多年生植物开花可以控制

信息来源: 发布时间:2013-6-1

5月31日,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王佳伟研究组的一项最新论文,揭示了多年生草本植物弯曲碎米芥(Cardamine flexuosa)成花诱导的分子机理。相关研究论文刊登在了近期出版的《科学》(Science)杂志上。

多年生植物是指寿命超过两年的植物。木本植物都为多年生,而草本植物可分为多年生、两年生和一年生。多年生草本植物有的是地下部分为多年生,而地上部分每年死亡,第二年春天又从地下部分长出新枝,开花结实;而另一些植物则是地上和地下部分均为多年生,能多次开花、结实。古诗“年年岁岁花相似”,就形象地指出了多年生植物在每年特定的时间开花,并且可以生长多年的生活习性。那么这些植物是如何感知四季变化,调控开花的呢?王佳伟研究组通过对多年生草本植物弯曲碎米芥的研究,揭开了年龄途径和春化途径共同参与调控开花的分子机理。

弯曲碎米荠属于十字花科碎米荠属,为两年生或多年生草本植物。王佳伟研究组发现,弯曲碎米荠的成花诱导需要经历一段时间的持续低温,即春化作用。有趣的是,幼年期的弯曲碎米芥不能感受低温,出现正常的春化反应。研究表明,弯曲碎米芥的年龄决定了春化反应的敏感性,其成花诱导需要同时解除两个抑制因子,即FLC和TOE1。FLC是春化途径的关键调控因子,持续的低温可以降低FLC的表达;TOE1的表达则受到年龄途径关键因子miR156的调节。

在幼年期,miR156高水平表达,TOE1含量较高,抑制下游开花关键基因的表达,导致植物对春化作用不敏感;随着植物年龄的增长,光合作用产生的糖分不断积累,导致miR156含量逐渐下降。此时TOE1的表达减弱,年龄途径对开花的抑制作用被解除,植物对春化作用敏感,持续的低温即可解除FLC的抑制作用,诱导植物开花。

年龄途径和春化途径共同调控开花与多年生植物的生长习性密切相关。这一分子机制确保多年生草本植物可以在获得足够生物量后,感受外界环境的变化,开花结果,繁衍后代。这一研究成果也提示,高等植物的开花多样性可能就是由于不同植物间不同成花诱导途径的贡献差异决定的。

此项研究得到了中组部“青年千人计划”、国家自然科学基金优秀青年项目、“973”计划、浦江人才和依托单位的资助。


 

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