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植物必须开花才能结果(为什么植物在越冬后开花)

生活科普1年前 (2023)发布 爱搜
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植物必须开花才能结果吗?春天回到大地,李白桃红,山上到处都是强奸花逗留,但他们不知道,这是寒冷的冬天给世界的礼物,没有寒冷的冬天,有些花不会开花,然后我们谈论植物结果必须开花?以下内容不妨参考一两个希望能帮助你!

植物必须开花吗?

春回大地,李白桃红,满山遍野的油菜花让人流连忘返,众所周知,这是寒冬留给世人的礼物,不经历寒冬,有些花不会开。

近日,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉和杜佳木研究小组关于一年生或两年生越冬十字花科植物开花机制研究取得进展,研究发现B3结构蛋白亚家族的关闭和重新开放,可以在特定季节表达开花基因,实现植物生命周期与自然季节变化的同步。相关研究结果于4月9日发表在《自然植物》中。

为什么花在春天开放?

众所周知,在中国长江以北,许多植物,如冬小麦和冬油菜,在秋季播种,经历了“寒冷的冬天”的洗礼,在明年春天开花生长。如果春天播种,即使“一帆风顺”生长到秋天,也不能开花。

这到底是为什么呢?这里不得不提到植物学中的一个经典概念:春化。

春化作用是指一些植物必须经历一段时间的持续低温,才能从营养生长阶段转向生殖生长,避免植物在温暖的春季或夏季破坏性的冬季开花。

何跃辉告诉《中国科学报》:“通常,当植物在幼苗期遇到冬天时,它们会产生类似于人类大脑的记忆。记住被雪覆盖的感觉。在“春化”之前,植物中抑制开花的基因表达水平很高,而冬季低温“春化”的过程是关闭抑制开花的基因。”

他介绍说,植物首先在寒冷的冬天关闭“成花抑制基因”。随着春季气温的升高,抑制成花的力量将被释放为“密封”,恢复植物开花的能力。植物开花后,胚胎中成花抑制基因的关闭状态将被重新激活,直接导致下一代种子产生的幼苗无法开花。因此,下一代将经历另一个冬天,然后在春天开花,以便循环。

何跃辉说:“季节的变化主要取决于温度和光周期的变化,植物在春季开花也遵循这一机制。”。

揭开“春化记忆”及其被抹去的秘密

那么,植物在温度升高后,如何感知低温期并“记住”其低温经验,以便及时开花呢?开花后 下一代是如何抹去“越冬记忆”的?

杜嘉木告诉《中国科学报》:“植物可以巧妙地不断地控制基因的‘开关’。就像我们设计电路来控制各种部件的开关一样。植物也随着发育的变化,在不同的发育时期,不同的季节,它的开关非常巧妙地结合在一起。”

然而,在植物生长发育过程中,需要长期观察才能跟踪不同发育时期蛋白质的动态变化。为此,该团队选择了生长周期短的拟南芥作为模型植物,并将其放置在4中°在冰箱中,配备30-40天的照明设施,以模拟冬季的效果。然后,实验者将拟南芥放置在室温下,进一步观察春季的温度升高。

实验者发现,长期低温通过修饰幼苗中的成花抑制基因FLC上的组蛋白来关闭其表达,这种组蛋白修饰引起的关闭状态可以在室温下维持(即“春化记忆”)、直到种子开花结束。在种子(胚胎)发育初期,随着种子特异的先驱转录因子LEC1与FLC基因上的表达启动区相结合,胚胎B3转录因子LEC2和FUS3依次与FLC基因相结合,重新激活FLC在胚胎中的表达,从而消除亲本的“春化记忆”这三个转录因子的协同作用形成了胚胎“春化记忆”重置(擦除)路径。种子发芽出苗后,种子特异的LEC1、LEC2和FUS3基因不再表达。其他在幼苗期正常表达的B3蛋白在低温下可以与FLC基因结合,从而修改FLC基因上的组蛋白,从而关闭FLC表达。

作物产量有望提高

据了解,该机制的分析与作物栽培、引种驯化、杂交育种等密切相关。

何跃辉说:“成花抑制基因或B3转录因子被删除后,我们可以改变植物的开花时间,使植物在有利于种植的季节开花结果,间接扩大植物品种的适应性和适应范围,从而提高产量。”。

何跃辉告诉记者,下一个团队计划研究作物的“春化记忆”重置机制,关注小麦、蚕豆、豌豆等具有实用价值的作物的“春化”机制。

但他也向记者表达了实验可能存在的局限性。

“例如,小麦体积大,生长周期长,对栽培空间条件恶劣,我们目前的场地不支持。”何跃辉表示,未来的团队希望有更广阔的可控田地进行更多的研究。

“虽然像小麦这样的多倍体作物的开花机制更加复杂和具有挑战性,但这是一项具有重要应用价值的工作。” 他说。(卜叶 程唯珈)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-019-0402-3,

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