最近美國加州圣迭戈思克力普斯研究所(scripps research institute in san diego, galifornia)的學(xué)者發(fā)現(xiàn)了植物控制開花的基因。這個(gè)基因的發(fā)現(xiàn)將有助于改良糧食作物習(xí)性,使之適應(yīng)在熱帶地區(qū)的生長條件。
參與研究的學(xué)者亞諾夫斯基(marcelo yanovsky)和史蒂夫(steve kay)說,這個(gè)被他們稱之為constans的基因可以根據(jù)日照的長短來決定是否讓植物開花。什么時(shí)候開花,對植物來說是一個(gè)非常重要的問題,開花太早,為蟲媒植物傳粉的昆蟲可能還沒有出現(xiàn),不能傳粉,也就難以達(dá)到繁殖后代的目的,開花也就沒有意義了;開花太晚,植物可能還來不及完成孕育果實(shí)和種子的過程,冬天就到了,同樣不能達(dá)到繁殖后代的目的。
開花基因受植物生物鐘的控制,在該基因控制下的蛋白質(zhì)生產(chǎn)每天24小時(shí)隨時(shí)間而發(fā)生變化。通過在作為試驗(yàn)植物的擬南芥植株上進(jìn)行的一系列試驗(yàn),兩位學(xué)者發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)陽光照射在植株上,且由開花基因所控制產(chǎn)生的蛋白質(zhì)濃度達(dá)到一定水平以上的時(shí)候,擬南芥才能開始其開花進(jìn)程。一般來說,在下午的時(shí)候,擬南芥植株體內(nèi)由開花基因控制的蛋白質(zhì)濃度能夠達(dá)到植株啟動(dòng)開花進(jìn)程的水平。
光的質(zhì)量對開花也很重要,植株體內(nèi)2種光受體必須被同時(shí)激活,這兩種光受體被分別稱之為cryptochrome 2和phytochrome a,他們負(fù)責(zé)接收藍(lán)光和紅光。
當(dāng)以上的所有條件都能夠得到滿足后,開花基因就能夠開始工作,開啟植物的開花進(jìn)程。此外,還有一個(gè)被稱為開放蓮花t(fl0wering iocust.)的基因,該基因會(huì)激活數(shù)百個(gè)成花所需的基因。
其實(shí),植物開花受光照影響,且一般在下午植物的開花進(jìn)程才能對外界光照有所反應(yīng)并不是什么新的發(fā)現(xiàn)。這些結(jié)論早在上個(gè)世紀(jì)30年代就被一位研究生物鐘的前輩學(xué)者做出了。
由于明白了植物開花系統(tǒng)確切的分子運(yùn)作機(jī)制,人們可以了解這套系統(tǒng)是如何在不同的植物體內(nèi)工作的。那些在春季開花的植物可能會(huì)比較早的.激活其光感受系統(tǒng),或是其開花進(jìn)程只需要比較低濃度的開花蛋白質(zhì)就可以被激發(fā),也可能是它們能夠比較快速的生產(chǎn)這些蛋白質(zhì);而對晚開花的植物來說,其上述推測則可能剛好相反。
還有一些植物的開花機(jī)制與擬南芥相反,它們開花進(jìn)程是靠日照縮短而不是日照延長受到激發(fā)的。這些植物包括水稻等幾種主要糧食作物,通過基因改造,就有可能培育出適宜不同自然環(huán)境,具有不同開花習(xí)性的品種,使之能夠在更多的地區(qū)種植。