发现一个控制植物花期的基因

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     [生物通讯]植物从未给人以拥有智慧的印象，但它们确实能够感知季节，分辨时间。毕竟，蟹爪兰Christmas cactus(仙人掌科多肉植物）只有在冬季才开花，而夜来香只在黄昏到来时才绽放。现在，由威斯康辛大学的科学家领导的一个研究小组报道，他们发现了一个调节植物何时开花的基因，这个基因对于对于维持植物24小时为周期的生物钟的准确运行至为关键。

    有关研究结果发表在9月6日期的《自然》（Nature）杂志上。

    这一发现为揭开有关植物如何调节从营养生长到生殖生长即开花的变迁、如何控制它们的日常生理节奏活动这个悬而未决的谜题又增添了新的希望。文章的领导作者、Mark Doyle表示，这个基因的发现对于农业很有帮助，因为农民都想要作物如紫花苜蓿和菠菜等的营养生长尽可能的长，或者控制作物的开花期和结实期。

    “我们最初的兴趣只是想了解这个新基因在控制开花中所起的作用，但要将基因在开花中的作用与其对决定植物生理节奏的生物钟的影响区分开来，恐怕十分困难。”Doyle说，他是威斯康辛大学农业与生命科学的一名助理研究员。

    Doyle与该校生物化学系的植物分子生物学家 Richard Amasino合作，识别出这个新基因，将其命名为早花基因4（early flowering 4，ELF4)。

    “迄今为止，科学家还未在植物王国以外发发现任何与ELF4类似的基因。”Amasino 说。“所有的生物内部都有生物钟，但它们运作的分子机制是不同的。”

    威斯康辛大学的科学家们是在拟南芥Arabidopsis thaliana中发现这个新基因的。拟南芥已成为世界范围内广泛使用的植物遗传学、生理学和分子生物学研究的模式植物。南芥类植物接受的日照达到12小时或更长时，通常会迅速开花，但如果日照长度只有8小时，它们很长时间才会开始开花。Amasino实验室的Scott Michaels和 Fritz Schomburg 两名研究人员培育出数万株不同个体基因失活的拟南芥，Doyle令这些拟南芥在日照长度为8小时的环境下生长。他发现一株拟南芥尽管处在8小时的日照环境下，仍然能够很早就开花，这是因为这株拟南芥是ELF4基因失去活性的突变体。Doyle 继而分离出ELF4基因。

    Doyle和 Amasino将含有或不含功能ELF4基因的拟南芥送至英格兰沃里刻大学Andrew Millar的实验室。当沃里刻的研究小组将这些拟南芥放置于持续光照或持续黑暗的环境中时，携带功能ELF4基因的植株继续日常的叶子运动和基因表达模式。而不含功能ELF4基因的植株则迅速失去24小时模式的生理活动周期。

    当Doyle恢复不含功能ELF4基因拟南芥植株中该基因的活性时，这些植株又重新回到24小时模式的正常生理活动轨道上－－即使它们处于连续的光照或黑暗条件下。

    “ELF4对于维持植物生物钟的准确运行十分关键。”Doyle说。“然而，他指出还有5到6个其它基因也有维系植物生物钟的作用。要揭示这些基因以及它们产生的蛋白控制植物24小时模式生物钟的分子机制，科学家们还有许多工作要做。

消息来源：威斯康辛大学

生物通摘译自BIO.COM