控制植物开花的基因

　　[AD340X300]

[生物通讯]雪花莲直到冬天的最后一片雪花飘落才姗姗绽放，蓝铃花在春天就迫不及待地展露美丽的花蕊，而铁线莲则是在盛夏怒放。加州圣地亚哥Scripps研究院的研究人员发现，这一切都得感谢一个基因。这一发现有助于操纵食物作物更好地适应赤道地区的季节变化。

    研究的领导人Marcelo Yanovsky 和 Steve Kay解释说，这个称为CONSTANS的基因使植物能够测定日照长短以辨别何时应该开花。何时开花，这是植物需要做出的最重要的决定之一：太早开花，周围可能还没有授粉所需借助的昆虫；太迟开花可能就没有足够的时间在冬季到来之前产生种子和果实。

    CONSTANS 基因产生的蛋白数量受植物24小时生物钟的控制而时涨时落。在一系列模式植物－－拟南芥的实验中，Yanovsky 和 Kay证明，植物只有在阳光在CONSTANS蛋白量超过一个极限时照耀在其上，才会开花，而植物体内的CONSTANS 蛋白含量通常在下午晚些时候才会达到这个极限。

    日照的质量也很重要。必需有两个光受体被激活。这两个光受体分别为蓝光受体隐花色素2(cryptochrome2）和光敏色素A。二者分别应答对蓝光和红光。

    当所有这些条件都同时具备时，CONSTANS蛋白就会轻轻打开植物开花的开关－－另一个叫做FLOWERING LOCUS T的基因。这个基因会激活大量基因来建设植物的花朵。

花朵的力量

    开花取决于同时发生的日照检测和了解一天中的后期是否已经到来，这已不是什么新观点。这个理论早在20世纪30年代就已由生物钟研究的先锋科学家Erwin Bünning提出了。

    通过了解开花背后确切的分子机制，我们可以揭示这个系统是如何适用于不同的植物的。那些早春开花的植物打开窗户迎接光照激活的时间较早，这或者是由于它们的CONSTANS蛋白极限较低，或者是由于CONSTANS蛋白的生产更为迅速；而开花较迟的植物，接受关照激活的时间也较晚。

    不同于拟南芥，随着日照变短而不是变长而开花的植物中都运行着一个几乎完全一致的系统。这些植物包括水稻以及其它几种主要世界食物作物。现在，通过遗传操作培育出原来不适于在季节过短的国家生长的作物的变种，使其可以在这些国家繁荣生长是完全可能的。

参考文献：

1. Yanovsky, M. J. & Kay, S. A. Molecular basis of seasonal time measurement in Arabidopsis. Nature, 419, 308 - 312, (2002).
2. Suárez-López, P. CONSTANS mediates between the circadian clock and the control of flowering in Arabidopsis. Nature, 410, 1116 - 1120, (2002).
3. Bünning, E. Die endogene Tagesrhthmik als Grundlage der photoperiodischen Reaktion. Ber. Dtsch Bot. Ges., 54, 590 - 607, (2002).

生物通摘译自NATURE