同一植物物种如何在不同气候下不同时间开花

导读由卡罗琳·迪恩教授领导的研究人员发现了生长在非常不同的气候中的植物所表现出的春化反应变异的遗传基础,将表观遗传机制与进化变化联系起

由卡罗琳·迪恩教授领导的研究人员发现了生长在非常不同的气候中的植物所表现出的春化反应变异的遗传基础,将表观遗传机制与进化变化联系起来。春化是一些植物在开花前需要长时间的寒冷。

这确保了它们只有在冬天的严寒过后才能开花。植物必须有一种方法来“记住”它忍受了多少寒冷的天气,2011 年,研究人员发现了植物使用的机制。

当在寒冷中经过足够长的时间后,表观遗传开关会使一种称为 FLC 的开花抑制基因沉默。然后,在植物发育周期的其余部分,这些表观遗传变化会传递给子细胞。

不同的植物有不同的春化要求,因为它们经历的冬季寒冷的长度因地理和气候而异。

在发表在《科学》杂志上的新研究中,迪恩教授的团队研究了不同植物如何设置触发这种表观遗传开关的水平。

他们研究了来自瑞典北部 (Lov-1) 的各种拟南芥,并将其与参考“哥伦比亚”品种进行了比较。哥伦比亚需要四个星期的寒冷来触发表观遗传转换。Lov-1 品种需要 9 周的寒冷才能达到同样的效果,这是应对北纬较长冬季的自然变异。

他们发现 FLC 基因本身及其周围的基因组序列存在变异。两个品种之间的四种遗传差异(多态性)的组合导致需要较长时间的寒冷。

多态性影响 DNA 包裹的组蛋白的化学修饰。这些修饰影响基因表达并且是表观遗传记忆的背后。这四种多态性影响 FLC 基因的这些修饰,因此这表明它们如何能够确定基因沉默的转换点。

需要更多的研究来确切地确定这些多态性如何促进表观遗传记忆,因为机制本身仍未完全了解。这种植物模型系统非常适合揭示这些机制的复杂性以及它们如何应用于不同的生物体。

这项研究解释了表观遗传状态自身转换的水平是如何响应定量刺激来确定的。这可能是许多其他生物体适应不断变化的环境的一般机制。

拟南芥具有广泛的地理分布,以这种方式适应其春化要求可能是帮助其在不同气候下生长的关键。

随着我们自己的气候变化,我们或许可以从拟南芥适应生产新作物品种的方式中学习。

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