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秋天的第一场霜冻对植物生命是一件意义深远的事件

秋天的第一场霜冻对植物生命是一件意义深远的事件

秋天的第一场霜冻对植物生命是一件意义深远的事件

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒报道,秋天的第一场霜冻对园丁来说可能是残酷的,但最新的证据表明,这对植物生命却是一件意义深远的事件。这一发现可能会影响我们在变化的气候条件下种植作物的方式并帮助我们更好地理解动物和人类的分子机制。

我们对植物如何在分子水平上记录温度的很多理解都是从春化研究中获得的。春化是指为春天开花做准备而长期暴露在寒冷中。

利用拟南芥模型植物进行的实验表明,这一长时间的寒冷是如何提高了开花的阻力--一种名为FLC的基因。这种生物化学阻力还涉及到另一种分子--COOLAIR,跟FLC相反。这意味着它位于FLC的另一条DNA链上,它可以跟FLC结合并影响其活性。

但关于自然温度变化如何影响这一过程科学家们还知之甚少。那么COOLAIR在本质上是如何促进FLC的关闭的呢?

为了找到答案,约翰英纳斯中心的研究人员使用了在不同气候条件下生长的天然拟南芥。他们测量了三个不同地点--一个在英国的诺维奇,一个在瑞典南部,一个在瑞典北部亚北极地区--的不同冬季条件下的COOLAIR的开启量。

COOLAIR的水平在不同的入口和不同的位置有所不同。然而研究人员发现了所有植物都有一个共同之处,那就是当温度第一次降至冰点以下时COOLAIR就出现了一个峰值。

为了确认冷冻后COOLAIR的这种上升,研究人员在温控室中进行了实验,该实验模拟了自然条件下的温度变化。结果他们发现,冷冻后一小时内COOLAIR的表达水平上升并在冷冻后八小时达到峰值。冷冻后FLC水平则有小幅下降,这反映了这两种关键分子成分之间的关系。

接下来,研究人员发现了一种突变的拟南芥,即使天气不冷它也能产生较高水平的COOLAIR和较低水平的FLC。当他们编辑该基因以关闭COOLAIR时,他们发现FLC不再被抑制并为这种分子机制提供了进一步的证据。

该研究的论文共同第一作者Yusheng Zhao博士指出:“我们的研究显示了自然野外条件下植物对温度感知的一个新方面。第一次季节性霜冻是秋季冬季到来的重要标志。在拟南芥中,COOLAIR的初始冻结依赖诱导似乎是一个进化上保守的特征,这有助于解释植物如何感知环境信号并开始压制主要的花抑制因子FLC,使开花跟春天一致。”

这项研究揭示了植物感知温度的分子过程的可塑性,而这可能有助于植物适应不同的气候。

研究论文通讯作者Dame Caroline Dean则表示:“从植物的角度来看,它提供了一种可调节的方式来关闭FLC。反义基因义的任何调节都会关闭反义,从进化的角度来看,这取决于反义发生的效率或速度以及它发生在多少细胞中,然后你就可以在细胞之间上下启动阻力。”

这些发现将有助于理解植物和其他有机体如何感知变化的环境信号,并可用于在气候变化时期改善作物。

这一发现也可能跟许多生物体中基因表达的环境调控广泛相关,因为反义转录已被证明会改变酵母和人类细胞中的转录。




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