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菟丝子的开花为何与众不同?

文章来源:资源植物与生物技术重点实验室  |  发布时间:2020-08-27  |  作者:张井雄  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  植物开花是一个令人着迷的话题。然而,爱花者众多,知花者却鲜有。长期的进化过程中,不同的植物通常会选择不同的策略来开花,以期获得最佳繁殖时机。对于大多数植物而言,其开花受到各种环境因素的调节,比如温度和光照,从而保证在合适的季节开花。然而,菟丝子开花并不在此列。 

 

开花一直是个令人着迷的话题

  菟丝子为何方神圣?为何与众不同?这还得从头说起。菟丝子,又名黄丝藤、金丝藤,是一种茎寄生植物。前期的研究表明,菟丝子进化过程中,已经丢掉了大多数植物所必须的叶片和根,只保留了不能进行光合作用的茎。菟丝子的所有营养只能从寄主获取,这些都是通过特化的器官——吸器来完成。菟丝子的寄主范围非常广,但是寄主不同,生长周期也有差异,如何把控节奏,恰如其时地开花传代呢?机智的做法是与寄主保持一致。的确,早期的观察显示菟丝子能与寄主保持同步开花;而全基因组测序结果也显示,菟丝子确实丢失了跟开花相关的关键基因。 

 

菟丝子是一种寄生植物

 

 

吸器是菟丝子入侵寄主的秘密武器

  事实果真如此吗?是的!近来,中国科学院昆明植物研究所吴建强团队研究结果表明,机智的菟丝子通过感受寄主的开花信号,保持与寄主同步开花,避免了早开浪费,晚开死亡的命运。该开花信号称为成花素(FT),是绝大多数植物都存在的一种开花信号,而菟丝子,刚好缺少该信号的表达。研究人员们通过分子生物学和蛋白质组学的研究表明:菟丝子自身的开花素基因不能表达,而进一步研究发现,在菟丝子中能检测到寄主的开花素。他们的研究表明菟丝子已经不能独自开花,必须利用寄主的开花信号才能调控自身的开花。如此一来,寄主一旦启动开花程序,就会产生开花素,开花素就通过吸器传递到菟丝子,启动一系列的菟丝子的开花程序,使菟丝子开花,结果就是菟丝子和寄主保持同步开花。这种开花方式,使菟丝子寄生多种不同开花时间的寄主成为可能。完美! 

 

 

菟丝子与寄主保持同步开花,通过大量产生种子扩繁后代

  如此看来,菟丝子确实有些特殊手段。通过“监测”寄主的开花信号,与寄主的开花保持神同步。这也许正是菟丝子,甚至包括其他寄生植物能够生生不息的重要因素之一。这也是菟丝子的生存哲学——最大化利用寄主资源的体现,即过早过晚开花都是不利的,恰当其时可保证利益最大化。生物进化,适者生存,菟丝子的巧妙开花策略让我们又一次领略了生物进化的智慧。 

 

菟丝子与寄主保持同步开花

(责任编辑:李雪)

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