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菟絲子的開花為何與眾不同?

文章來源:資源植物與生物技術重點實驗室  |  發(fā)布時間:2020-08-27  |  作者:張井雄  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關閉

 

  植物開花是一個令人著迷的話題。然而,愛花者眾多,知花者卻鮮有。長期的進化過程中,不同的植物通常會選擇不同的策略來開花,以期獲得最佳繁殖時機。對于大多數(shù)植物而言,其開花受到各種環(huán)境因素的調節(jié),比如溫度和光照,從而保證在合適的季節(jié)開花。然而,菟絲子開花并不在此列。 

 

開花一直是個令人著迷的話題

  菟絲子為何方神圣?為何與眾不同?這還得從頭說起。菟絲子,又名黃絲藤、金絲藤,是一種莖寄生植物。前期的研究表明,菟絲子進化過程中,已經(jīng)丟掉了大多數(shù)植物所必須的葉片和根,只保留了不能進行光合作用的莖。菟絲子的所有營養(yǎng)只能從寄主獲取,這些都是通過特化的器官——吸器來完成。菟絲子的寄主范圍非常廣,但是寄主不同,生長周期也有差異,如何把控節(jié)奏,恰如其時地開花傳代呢?機智的做法是與寄主保持一致。的確,早期的觀察顯示菟絲子能與寄主保持同步開花;而全基因組測序結果也顯示,菟絲子確實丟失了跟開花相關的關鍵基因。 

 

菟絲子是一種寄生植物

 

 

吸器是菟絲子入侵寄主的秘密武器

  事實果真如此嗎?是的!近來,中國科學院昆明植物研究所吳建強團隊研究結果表明,機智的菟絲子通過感受寄主的開花信號,保持與寄主同步開花,避免了早開浪費,晚開死亡的命運。該開花信號稱為成花素(FT),是絕大多數(shù)植物都存在的一種開花信號,而菟絲子,剛好缺少該信號的表達。研究人員們通過分子生物學和蛋白質組學的研究表明:菟絲子自身的開花素基因不能表達,而進一步研究發(fā)現(xiàn),在菟絲子中能檢測到寄主的開花素。他們的研究表明菟絲子已經(jīng)不能獨自開花,必須利用寄主的開花信號才能調控自身的開花。如此一來,寄主一旦啟動開花程序,就會產(chǎn)生開花素,開花素就通過吸器傳遞到菟絲子,啟動一系列的菟絲子的開花程序,使菟絲子開花,結果就是菟絲子和寄主保持同步開花。這種開花方式,使菟絲子寄生多種不同開花時間的寄主成為可能。完美! 

 

 

菟絲子與寄主保持同步開花,通過大量產(chǎn)生種子擴繁后代

  如此看來,菟絲子確實有些特殊手段。通過“監(jiān)測”寄主的開花信號,與寄主的開花保持神同步。這也許正是菟絲子,甚至包括其他寄生植物能夠生生不息的重要因素之一。這也是菟絲子的生存哲學——最大化利用寄主資源的體現(xiàn),即過早過晚開花都是不利的,恰當其時可保證利益最大化。生物進化,適者生存,菟絲子的巧妙開花策略讓我們又一次領略了生物進化的智慧。 

 

菟絲子與寄主保持同步開花

(責任編輯:李雪)

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