改变生物钟使大麦适应较短的生长季节

发布时间：2024-02-29 16:24:24 栏目：精选百科

导读 为了确保植物在一年中的正确时间开花，它们拥有内部时钟，使它们能够测量一天中的日照量。在科学杂志《植物生理学》上发表的一项研究中，杜...

为了确保植物在一年中的正确时间开花，它们拥有内部时钟，使它们能够测量一天中的日照量。在科学杂志《植物生理学》上发表的一项研究中，杜塞尔多夫海因里希·海涅大学 (HHU) 的生物学家描述，特定基因的突变使大麦的开花时间几乎完全独立于白天的长度。这种突变可用于培育适应气候条件变化(冬季相对温和、夏季炎热干燥)的品种。



为了使植物成功繁殖，它们必须在正确的季节开花。如果一年中这样做得太早或太晚，对温度敏感的花朵在发育过程中可能会受到损害。因此，植物的发育与各种环境因素同步，这使它们能够适应一年中的时间。

日长(光周期)——每天日照的小时数——就是这样一个因素，它在每年的季节中以相同的方式变化。植物有一个内部时钟，也称为“昼夜节律”时钟，使其能够预测昼夜和季节之间的规律环境变化，并做出相应的准备。这个时钟直接影响光周期途径，光周期途径根据日长调节开花。

由 Maria von Korff Schmising 教授领导的植物遗传学研究所团队正在研究农作物大麦发育过程的分子基础。他们专注于控制植物分生组织(一种由未分化细胞组成的组织)发育的基因，以及环境因素如何影响这些过程。作物对不同日长的反应是使作物适应不同种植区域、气候带和光周期的关键杠杆。

在《植物生理学》杂志上的一篇出版物中，杜塞尔多夫的生物学家描述了大麦开花时间的一种新型遗传调节因子，它位于早熟 7 (eam7) 基因座的基础上。他们发现了光调节 WD1 (LWD1) 基因中的自发突变，使植物能够在光周期较短的日子里加速发育，尽管它们通常需要超过 12 小时的光照才能开花。

因此，LWD1 突变使大麦几乎对光周期不敏感，这反过来又使得在各种纬度和生长条件次优的边缘环境中种植成为可能。此外，具有这种突变的植物的花表现出增加的肥力，而在没有突变的、在次优日长下生长的植物中，其肥力会降低。此外，具有这种突变的植物的花表现出增加的肥力，而在植物中，其会降低没有在次优日长下生长的突变。

主要作者 Gesa Helmsorig：“我们能够证明 LWD1 的突变会影响大麦的生物钟，大概是通过影响控制生物钟与外部线索同步的光信号的处理。” 通讯作者 von Korff Schmising 教授补充道：“因此，基因表达的内部节律性与光周期和黑暗周期的外部节律性相关，并且通常仅在长光周期期间诱导的开花信号被打开，使植物开花。”