我们很多人都有过种植花花草草的经历。在欣赏美丽的花朵时,也许很少有人会关心植物的开花时机。对于人类来说,何时开花只事关观赏花卉的时间。而对于植物而言,如果开花太早,可能就会错过给它们传播花粉的动物;如果开花太晚,种子还没有成熟,就会被秋季、冬季的气温所冻伤。因此开花时间的精确选择,可是生死攸关的事。
近日,一项由华人科学家领导的研究发表在《自然·通讯》上,揭示了植物开花的关键分子开关。研究团队发现,一种名为FT(FLOWERING LOCUS T)的蛋白在植物开花过程中起着核心作用。FT蛋白被称为“成花素”,它从叶片产生后运输到茎尖分生组织,激活下游开花相关基因的表达。然而,FT蛋白的活性如何被精确调控一直是个谜。
该研究通过结构生物学和分子生物学手段,解析了FT蛋白与其抑制因子FD(FLOWERING LOCUS D)以及一种新型调控因子FLC(FLOWERING LOCUS C)的相互作用机制。研究发现,FLC蛋白能够直接结合FT蛋白,阻止其与FD形成功能性复合体,从而抑制开花。当环境条件适宜时,如日照长度和温度变化,植物会通过表观遗传修饰降低FLC的表达,释放FT蛋白的活性,进而启动开花程序。
这一发现不仅阐明了植物开花的分子开关机制,还为作物育种提供了潜在靶点。通过调控FLC的表达,可以精确控制农作物的开花时间,以适应不同气候区域,提高产量。该研究由中国科学院植物研究所的团队完成,得到了国家自然科学基金的支持。