研究发现植物感知春天的详细机理

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[生物通讯]在冬季的寒冷岁月里，植物同样十分繁忙，－－它们要监测天空是否有春天到来的迹象出现。现在，研究人员已经查明一种每天充满又倒空的分子“沙漏”，是如何告诉植物到了开花季节的。

许多植物都监测并对日照长度做出反应。模式植物拟南芥Arabidopsis thaliana 是通过一个叫做CONSTANS的基因追随时间的脚步的。CONSTANS mRNA的水平大约在黎明后12小时左右开始升高。这意味着在冬季的短日照里，CONSTANS 在天黑时才开始表达。随着天时的延长，CONSTANS 逐渐开始在有日照的相对温暖的时候表达。科学家们早就怀疑这些有日照时间一定对CONSTANS 蛋白产生了某种影响，使植物能够感到到春天的到来。但科学家还不知道具体的机制。

为揭开这个谜题，德国Planck植物育种研究所的George Coupland和他的同事决定研究光照对CONSTANS蛋白的影响。他们培育出经遗传改造能持续维持高CONSTANS mRNA水平的拟南芥品系，发现长天时日照阶段CONSTANS蛋白水平比短天时日照阶段的高。这说明光有助于保护CONSTANS蛋白，而黑暗则破坏CONSTANS蛋白。

下一步，研究人员检查了植物的光受体，即检测特殊波长光的分子。研究人员创造出缺失各种光受体的拟南芥，并将这些植物暴露于各个波长的光照下，然后观察会出现什么情况。对蓝光和远红光－－二者都是太阳光谱的组成部分－－敏感的光受体，抑制CONSTANS蛋白的分解。然而，在红光占主导的上午，另外一种光受体诱发蛋白的分解。这意味着只有长天时允许CONSTANS蛋白积聚到足够高的水平以激活其它开花基因，Coupland解释说。

虽然研究人员知道不同时间段CONSTANS蛋白的生产水平有变化，但这项新研究证明该蛋白的水平受的完全是由光受体完成的另一层面上的调控。”威斯康辛大学麦迪逊分校的分子生物学家Mark Doyle说。但他指出由于大多数实验都是在单色光下进行的，很难预测全套光受体在自然光照下的作用。（生物通编译）