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古老的基因复制为草提供了多种等待冬季的方法

2019-02-20 08:54:44 • 来源：

如果你曾经在你的花园里种植过胡萝卜，并且从未看过它们，那就不会感到困惑，不要责怪你缺少绿拇指。胡萝卜，甜菜和许多其他植物在经历冬季之前不会开花。一旦春天到来，延长的寒冷就会给它们提供快速开花的信号，从而为植物提供种子生产种子的优势。

古老的基因复制为草提供了多种等待冬季的方法

但并不总是要求感冒。在20世纪30年代，两位英国科学家发现，草本植物中的一些作物，如黑麦或小麦，可以用短日而不是冷来告诉他们冬天来了。威斯康星大学麦迪逊分校生物化学和遗传学教授瑞克·阿马西诺说：“但对它的工作原理一无所知。”

现在，80多年后，丹尼尔伍兹和Amasino小组的其他人终于发现草是如何计算冬天的短暂日子来准备开花的。在大多数植物中，一种名为florigen的蛋白质在春季和夏季的延长日期诱导开花。由于其基因组中存在古老的重复，草有florigen基因的多个拷贝。其中一个副本已被重新用于在冬季短暂的日子里表达，为一些草提供了一种为春天做准备的新方法。

这项工作于1月8日在eLife杂志上发表。这项新研究提供了有价值的见解，了解冬季适应的草如何在春季开花，这可能有助于改善依赖这一过程的冬小麦作物。

春化，开花前需要一段时间的寒冷，在不同的植物家族中进化多次。科学家认为，春化可以让植物填满一个新的生态位，一个可以储存能量一年，然后在明年春天快速开花，然后被遮蔽或被其他植物击败。在过去，Amasino和他的小组已经确定了在拟南芥卷心菜家族成员中调节春化作用的基因。

为了将日照作为冬季信号使用，Amasino的小组转向了Brachypodium，这是一种用于实验室的草，与玉米，水稻和小麦等作物有关。他们发现，在51种短柄草中，40种可以感觉短日作为冬季的标志，表明这些品种之间存在差异。

“如果你有变异，你就可以进行遗传学研究，”Amasino说，他是美国能源部资助的大湖生物能源研究中心的成员，该研究所总部设在威斯康星大学麦迪逊分校。

研究人员指出了单个基因中单个字母变化的变异原因，这个变异是florigen基因的14个重复之一。

研究小组发现，这个名为FTL9的复制品已经发展成为其母基因florigen的一种逆转。在漫长的日子里，florigen在叶子中积累导致开花，FTL9在冬天的短暂日子里积累。虽然足够的花香使得开花不可避免，但只有春天到来时，FTL9才能通过释放对花的制动来实现开花。

Amasino认为植物是否经过寒冷或短暂的天气进化以追踪冬季取决于它们生根的地方。在温暖的气候中，太阳可能是比温度更好的冬季信号。但是在寒冷的地区，最好等到最后一次霜冻的危险，然后投资脆弱的花朵。为了支持这一想法，适应短日照的Brachypodium主要来自温暖的地中海。

更好地了解植物如何进化系统以标记冬季结束可能有助于科学家保持作物的生产力，特别是在气候变暖的情况下。因为随着种植区域的升温，跟随太阳的作物将始终可靠地追踪季节，即使冬天的寒冷也会动摇。

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