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八十年為解之謎-植物怎樣知道什么時候開花？
閱讀：1260 發布時間：2012-10-13
為什么
科學家們相信他們已發現了歷時八十年無人能解之謎的zui后一個關鍵，那就是植物如何“知道”何時該開花？
知道何時適合開花，使植物能順利繁衍，對于植物來說是非常重要的。這攸關一系列的分子事件、植物的生理時鐘以及日照。
華盛頓大學生物系助理教授及通訊作者Takato Imaizumi表示，經由這篇研究，科學家了解阿拉伯芥這種簡單植物如何開花，而這讓我們更清楚了解同一種基因在其他複雜植物當中如何作用，例如米、小麥、大麥等作物。這篇研究發表于五月二十五日的《科學》上。
Imaizumi教授說：“如果我們可以控制開花時間點的規律，我們也許可以用加快或是延緩此規律的方法來增加作物的收成。知道這植物生長的機制讓我們可以掌控它。”除了糧食作物外，這項發現也許可以讓我們進一步提高生質燃料作物產量。
在每年的特定時刻，開花植物會在葉子上產生名為開花素的蛋白質以誘導開花。一旦這蛋白質產生，會從葉子傳送到莖頂。莖頂的細胞沒有明顯的分化，意謂著它可以蛻變成葉子也可以開成花。這些蛋白質在莖頂開始產生分子變化，使細胞漸漸往花的路線演變。
日間長短的變化將季節正在轉變的訊息傳達給有機體。長久以來，人們都知道植物使用名為生理時鐘的內在時間維持機制來感測日間變化。生理時鐘同步人、動物、昆蟲、植物以及其他有機體在二十四小時期間內的生理歷程。Imaizumi 教授和此篇研究的共同作者一起研究稱為FKF1的蛋白質。他們懷疑這種蛋白質是植物之所以覺察季節改變以及知道何時該開花的關鍵。FKF1蛋白質是一種光感受器。這意味著它會被陽光啟動。
Imaizumi教授說：“我們研究的FKF1光感受器蛋白質在每日傍晚時表現。此外，植物的生理時鐘嚴格地規范著表現的時辰。”他接著說：“當這種蛋白質在日照時間短的日子被表現時，這些蛋白質將無法被活化。而當這種蛋白質在日照長的日子中被表現時，這個光感受器將利用光線來啟動包含開花素FLOWERING LOCUS T的開花機制。生理時鐘掌握著光感受器運作的特定時辰，而光感受器掌控開花。這就是植物感受日照時間長短的方式。”
這個生理機制使植物可以在資源不足的情況下先不開花，例如冬季結尾，因為那時的日照短而夜晚漫長。
這項新發現來自對于植物阿拉伯芥的研究。阿拉伯芥是一種在芥菜家族當中時常被用來進行基因研究的小植物。研究者透過能促使阿拉伯芥開花的生物機制的數學模型驗證了他們的預測，該數學模型的為愛丁堡大學生物系教授Andrew Millar，Andrew Millar也是這篇研究的共同作者。
Millar說：“此數學模型幫助我們了解植物日間長短感受器的運作原則。”那些原則也適用于其他植物，例如米。這些作物對于日照的反應是限制農夫在哪里種植作物可以豐收的一個因素。這日照原理在動物身上也適用，因此為了恰當地飼養雞和魚，飼主對于日照長度的控制也需要特別注意。
“對于動物身上的蛋白質的了解尚不如對植物中蛋白質那么高。但是我們期待在動物身上可以應用相同的原理。”
參考資料：
顯微鏡百科