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《科学》杂志:春季花儿何时开的背后控制者——蛋白质

2005-07-12 17:43 生物科技网 生物科技网 阅读 0
核心摘要: 春季花儿何时开背后的控制者——蛋白质。研究发现,植物开花的时间由CONSTANS和FKF1等蛋白质控制,它们受光照和生物钟的影响,在合适的时间启动开花基因,从而促进植物开花。

春天来临,各种花朵盛开,预示着春天的到来。新的研究帮助科学家解开了植物在冬眠后开花的细胞信号传导之谜。根据今天发表在《科学》杂志上的报告,一种对光敏感的蛋白质的活性引发了一连串反应,使植物开始开花。

之前的研究已经发现了一种名为CONSTANS的蛋白质,它可以管理植物根据白昼长度的变化而开花。在新研究中,Steve A. Kay和他的同事们在斯克里普斯研究所发现了第二种蛋白质FKF1,它可以控制CONSTANS,从而调节植物的开花。研究人员使用杂交植物发现,FKF1与转录因子CDF1发生物理相互作用,进而抑制CONSTANS。FKF1可以降解CDF1,所以没有fkf1基因的突变植物中,CDF1的水平更高。此外,它们开花的时间也比正常植物晚,并且CONSTANS的活性水平较低。

在野生植物中,春天时白昼变长,光敏感的FKF1可以在下午降解更多的CDF1,从而解除对CONSTANS的抑制,使开花得以进行。研究人员表示,FKF1还可以在关键的开花时间段促进CONSTANS的转录,但这一机制还不够清楚。

2002年《自然》杂志报道,科学家发现植物开花的时间可能由一个基因掌握,这个基因名为CONSTANS,它可以使植物感知白昼的长短,在合适的时候开花。这一发现有助于培育适应不同气候的植物新品种。

2003年,美国科学家通过对鼠耳芥的研究发现,FKF1蛋白与光的共同作用使CONSTANS蛋白在白天达到峰值,而后者则诱导开花位点(FT)表达,导致在长日照条件下开花。FKF1的表达受生物钟控制,其转录在晚上达到峰值。光照与FKF1表达的联合作用诱导CONSTANS在白天表达,尤其是下午到黄昏期间,这个时段对诱导FT的表达非常重要。

2004年《Science》杂志报道,一项新研究解释了为什么日照长度如此重要。研究人员描述了植物的光探测器和生物钟是如何共同工作,通过调节基因Constans的蛋白质表达来启动花开的。他们对阿拉伯芥植物的实验表明,部分感光器促进了Constans蛋白质的退化,而其它感光器在白天抑止了这种蛋白质的退化。当白天在春天变长时,这些“Constans-监护”感光器工作的时间更长,有助于维持更多这种蛋白质,从而激活启动春天花开的基因。

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