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　　在自然界中，寄生植物約有4000-5000種，約占被子植物的1%。寄生植物菟絲子是旋花科菟絲子屬植物，約200個(gè)種，是我們經(jīng)常食用的紅薯的近親。菟絲子在進(jìn)化的過(guò)程中，根和葉片完全退化，光合作用能力非常微弱或者完全失去，所以只能從寄主中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。對(duì)大多數(shù)植物而言，葉片是植物感受環(huán)境因子（如日照長(zhǎng)短的變化）從而啟動(dòng)開(kāi)花程序的重要器官。然而，菟絲子無(wú)葉片，而且前期研究表明，菟絲子基因組發(fā)生了大量的基因丟失，包括調(diào)控植物開(kāi)花相關(guān)的生物鐘途徑、光周期途徑、春化途徑等關(guān)鍵基因。這些線索都說(shuō)明很可能菟絲子和普通自養(yǎng)型植物的開(kāi)花機(jī)制非常不同。開(kāi)花是高等植物繁衍后代、延續(xù)物種的重要生理過(guò)程，那么菟絲子是怎么樣實(shí)現(xiàn)自己的開(kāi)花呢？ 

　　早在上個(gè)世紀(jì)60年代，有研究發(fā)現(xiàn)田野菟絲子（Cuscuta campestris）在不同條件下，總和寄主保持一致的開(kāi)花時(shí)間。近期，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)，從分子層面解析了菟絲子開(kāi)花的分子機(jī)制，解開(kāi)了菟絲子與寄主保持同步開(kāi)花的秘密。該團(tuán)隊(duì)利用不同的寄主植物，證實(shí)南方菟絲子（Cuscuta australis）與寄主植物的開(kāi)花時(shí)間保持高度一致；通過(guò)遺傳學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)，寄主的FT基因表達(dá)是菟絲子開(kāi)花必須的條件。FT基因編碼的蛋白被稱(chēng)為是植物開(kāi)花的成花素，在植物開(kāi)花中起到非常重要的作用：在合適的條件下，植物葉片合成FT信號(hào)蛋白，而且FT能夠從葉片長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)巾敹朔稚M織誘導(dǎo)開(kāi)花。首先，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析南方菟絲子中FT的基因結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)南方菟絲子FT基因的第二個(gè)內(nèi)含子上有一個(gè)約8.8 kb的片段插入，而且在菟絲子的不同發(fā)育階段，都無(wú)法檢測(cè)得到其FT基因的表達(dá)；同時(shí)，將南方菟絲子的FT遺傳轉(zhuǎn)化到擬南芥中，并不能誘導(dǎo)擬南芥提前開(kāi)花，表明南方菟絲子的FT基因不再具有調(diào)控開(kāi)花的功能。之后，該研究團(tuán)隊(duì)的生化分析表明，當(dāng)轉(zhuǎn)基因煙草中表達(dá)帶有GFP標(biāo)簽的擬南芥FT蛋白（AtFT-GFP）后，能夠在菟絲子中檢測(cè)到從煙草移動(dòng)到菟絲子的AtFT-GFP蛋白；此外，研究者們通過(guò)蛋白質(zhì)組分析，發(fā)現(xiàn)大豆寄主的FT蛋白也能夠轉(zhuǎn)運(yùn)到菟絲子中。有趣的是，寄主的FT蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到菟絲子中后，還能與菟絲子中FD蛋白結(jié)合，形成蛋白復(fù)合體，從而啟動(dòng)菟絲子中下游開(kāi)花基因的表達(dá)，使菟絲子開(kāi)花，完成自己的生活史。 

　　以上的研究結(jié)果表明寄生植物菟絲子通過(guò)“竊聽(tīng)”寄主植物的FT開(kāi)花信號(hào)，從而能夠與不同寄主的開(kāi)花時(shí)間保持一致。這種開(kāi)花行為使菟絲子能夠適應(yīng)非常廣泛的寄主植物：如果菟絲子有固定的開(kāi)花時(shí)間，但在其比寄主開(kāi)花過(guò)晚的情況下，很難從已經(jīng)開(kāi)花甚至結(jié)種的寄主獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)甚至寄主可能會(huì)在菟絲子能夠開(kāi)花前死亡；而在菟絲子比寄主開(kāi)花過(guò)早的情況下，菟絲子的生物量和種子產(chǎn)量會(huì)比與寄主同時(shí)開(kāi)花的菟絲子的生物量和種子產(chǎn)量小很多。本研究揭示的分子機(jī)制為了解菟絲子的生理、生態(tài)和進(jìn)化史具有重要意義。 

　　該研究成果以“Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower”為題發(fā)表在PNAS雜志上。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所助理研究員申國(guó)境博士和博士研究生劉念為該論文第一作者，吳建強(qiáng)研究員為通訊作者。該項(xiàng)目得到中科院先導(dǎo)B項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。 

　　文章鏈接 

圖1 南方菟絲子(C. australis)在不同寄主植物上的開(kāi)花表型 

圖2 寄主植物的FT蛋白能夠轉(zhuǎn)運(yùn)到南方菟絲子(C. australis)中