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花兒們如何知道該何時綻放?

研究人員們發現了植物中, 觸發開花機制關鍵蛋白質的具體合成場所。

在此之前, 還沒有人精確指出是哪種細胞合成了這種叫做開花位點基因(Flowering Locus T, FT)的小分子蛋白。 此外, 本次研究還發現了一種調控FT生產的細胞間大量信號傳導系統。

“確定FT位於何處, 以及它如何與其它影響開花的因素協調作用, 對育種者十分重要, 因為這些因素能夠幫助他們精確操縱植物的開花時間。 ”論文的第一作者Qingguo Chen解釋道。 他是美國康奈爾大學(Cornell University)的植物生物學教授, 並任羅伯特•特金(Robert Turgeon)實驗室副研究員。

許多植物的開花過程都基於其葉片對晝長的感知。

有些植物在白晝較短的時候開花, 而有些在白晝較長的時候開花。

人們先前已經知道, 擬南芥(Arabidopsis)在晝長較長的條件下, 葉片開始合成FT, 並且通過維管組織的韌皮部輸送FT。 韌皮部攜帶著糖類和營養物, 將它們從葉片輸送到植株的其餘部分。 FT到達莖尖, 這是新葉片和莖的最高點, 在這裡, FT促進花朵的形成。

由於FT的釋放受到30多種蛋白質的相互級聯作用控制, 因此其開花的調控機制比較複雜。 “這其中牽涉著複雜的控制網路, 只有當你瞭解這些特定的細胞裡發生了什麼之後, 才可能解開謎團, 因此, 細胞的關聯網路很重要。 ”特金說道。

因為葉脈非常細小, 而且被富含葉綠素的光合細胞所覆蓋, 因此識別FT生產細胞較為困難。

在研究中, 特金和同事們用螢光蛋白標記韌皮部(葉脈)產生FT的細胞。

研究者們發現, 在一種名為馬里蘭猛獁(Maryland Mammoth)的煙草植株韌皮部, 也有相同類型的伴細胞產生FT。 此外, 當研究者們殺死這些伴細胞後, 擬南芥和煙草植株都將延遲開花。

當研究者們進一步研究開花觸發機制時, 他們發現:殺死這些伴細胞終止了FT生成機制的後期過程, 但其初期過程未受到影響, 從而證實了FT源於這些細胞, 並且FT的合成與大量的細胞間信號傳導系統有關。

這項發現刊登在《美國國家科學院院刊》(National Academy of Sciences)上。

研究經費來自美國國家科學基金會(National Science Foundation)和普渡大學(Purdue University)。

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