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八十年为解之谜-植物怎样知道什么时候开花？
阅读：1303 发布时间：2012-10-13
为什么
科学家们相信他们已发现了历时八十年无人能解之谜的zui后一个关键，那就是植物如何“知道”何时该开花？
知道何时适合开花，使植物能顺利繁衍，对于植物来说是非常重要的。这攸关一系列的分子事件、植物的生理时钟以及日照。
华盛顿大学生物系助理教授及通讯作者Takato Imaizumi表示，经由这篇研究，科学家了解阿拉伯芥这种简单植物如何开花，而这让我们更清楚了解同一种基因在其他複杂植物当中如何作用，例如米、小麦、大麦等作物。这篇研究发表于五月二十五日的《科学》上。
Imaizumi教授说：“如果我们可以控制开花时间点的规律，我们也许可以用加快或是延缓此规律的方法来增加作物的收成。知道这植物生长的机制让我们可以掌控它。”除了粮食作物外，这项发现也许可以让我们进一步提高生质燃料作物产量。
在每年的特定时刻，开花植物会在叶子上产生名为开花素的蛋白质以诱导开花。一旦这蛋白质产生，会从叶子传送到茎顶。茎顶的细胞没有明显的分化，意谓着它可以蜕变成叶子也可以开成花。这些蛋白质在茎顶开始产生分子变化，使细胞渐渐往花的路线演变。
日间长短的变化将季节正在转变的讯息传达给有机体。长久以来，人们都知道植物使用名为生理时钟的内在时间维持机制来感测日间变化。生理时钟同步人、动物、昆虫、植物以及其他有机体在二十四小时期间内的生理历程。Imaizumi 教授和此篇研究的共同作者一起研究称为FKF1的蛋白质。他们怀疑这种蛋白质是植物之所以觉察季节改变以及知道何时该开花的关键。FKF1蛋白质是一种光感受器。这意味着它会被阳光启动。
Imaizumi教授说：“我们研究的FKF1光感受器蛋白质在每日傍晚时表现。此外，植物的生理时钟严格地规范着表现的时辰。”他接着说：“当这种蛋白质在日照时间短的日子被表现时，这些蛋白质将无法被活化。而当这种蛋白质在日照长的日子中被表现时，这个光感受器将利用光线来启动包含开花素FLOWERING LOCUS T的开花机制。生理时钟掌握着光感受器运作的特定时辰，而光感受器掌控开花。这就是植物感受日照时间长短的方式。”
这个生理机制使植物可以在资源不足的情况下先不开花，例如冬季结尾，因为那时的日照短而夜晚漫长。
这项新发现来自对于植物阿拉伯芥的研究。阿拉伯芥是一种在芥菜家族当中时常被用来进行基因研究的小植物。研究者透过能促使阿拉伯芥开花的生物机制的数学模型验证了他们的预测，该数学模型的为爱丁堡大学生物系教授Andrew Millar，Andrew Millar也是这篇研究的共同作者。
Millar说：“此数学模型帮助我们了解植物日间长短感受器的运作原则。”那些原则也适用于其他植物，例如米。这些作物对于日照的反应是限制农夫在哪里种植作物可以丰收的一个因素。这日照原理在动物身上也适用，因此为了恰当地饲养鸡和鱼，饲主对于日照长度的控制也需要特别注意。
“对于动物身上的蛋白质的了解尚不如对植物中蛋白质那么高。但是我们期待在动物身上可以应用相同的原理。”
参考资料：
显微镜百科