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【科學珍聞】植物怎麼知道自己該開花啦?

yam蕃薯藤新聞/廖士睿 撰稿 2012.05.29 00:00
  植物到底是怎樣知道自己該開花了?對植物而言,決定適當的開花時間是一件非常重要的事情,因為其中不但包含一連串的基因觸發事件,也包含了植物自身的生理時鐘與陽光對於植物的影響。   目前任職於華盛頓大學的助理教授高遠今泉提出了一個議題:若是能利用阿拉伯芥,一種在植物科學上被廣為應用的模式植物,來解開植物開花基因的調控過程,之後將能繼續利用同樣的基因於其它構造較為複雜的植物如玉米、小麥、大麥、稻米等作物中探討其開花機制。調控這些開花基因等同於人類將能加速或是延緩植物開花時期,如此將能增加作物的產量並增加更多原料提供未來能源趨勢,也就是生質能源。   在每年特定的時間,開花植物會在葉片中製造誘發植物開花的蛋白質FLOWERING LOCUS T。一但這些蛋白質開始製造後即被送往植物的枝芽尖端,枝芽尖端的植物細胞體是尚未分化的細胞,這也意味著有它們可能分化成為葉片或是花朵。然而若是這些蛋白質被運送至尚未分化的枝芽細胞中,成為花的訊息便馬上經由傳遞路徑發送到細胞中引起分子變化。   一天當中,日照時間長短變化能讓許多生物知道季節正在變化。長久以來,植物一直利用其內在的時間計算機制測量日照長短變化以控制植物體的生理時鐘。因此,今泉與其同事推測植物體內具有一種名為FKF1的蛋白質是控制植物分辨日照長短與開花的重要關鍵,這種蛋白質是一種光感蛋白質,也就是說可以被陽光所激發。今泉說:若是這種蛋白質接受光照的時間短,則不會被陽光所激發;但若接受光照時間長時,就會被激發並開啟植物開花機制,其中包含了FLOWERING LOCUS T這種蛋白質。而這也是植物為何能夠分辨季節變化的原因。而此機制同時也讓植物避免在寒冬或是短日照時開花。   愛丁堡大學生物學教授安德魯·米勒也是今泉在此論文中的共同發表者,建立出阿拉伯芥開花機制的數學模型預測。米勒說:這個數學模型可以幫助我們了解植物感受日照的調控原則,而這些原則能夠告訴我們如何得到更豐富作物產量的真相,就如同光照是如何影響雞隻下蛋與對於飼養魚的重要性。不過就影響植物開花的蛋白質一般,科學家尚未了解光照對於動物體內的光接受蛋白質的影響。 (原始來源:Y. H. Song, R. W. Smith, B. J. To, A. J. Millar, T. Imaizumi. FKF1 Conveys Timing Information for CONSTANS Stabilization in Photoperiodic Flowering. Science, 2012; 336 (6084): 1045)

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