尽量增加种子数量，随着寄主开花的节奏而开花，与寄主植物进行高频的物质交流……菟丝子这种没有叶子和根的寄生植物，生命力极强。

近日，中国科学院昆明植物研究所（以下简称昆明植物研究所）吴建强研究团队利用遗传学和分子生物学技术，揭示了菟丝子不寻常的开花调控机制，对于分析菟丝子的生理、寄生植物的生态学和进化史。 意义。 相关研究成果于北京时间9月1日凌晨发表在《美国国家科学院院刊》上。

从寄主那里获取营养

自然界中，寄生植物约有4000～5000种，约占被子植物的1%。 常见的人类寄生植物有罗文、独脚金、槲寄生、桑树、菟丝子等。

“菟丝子是典型的茎寄生植物，所有的养分和水分都是从寄主那里获得的。” 吴建强向科技日报记者介绍，菟丝子属于旋花科菟丝属。 约有200种。 它是人们常吃的红薯的近亲。

在漫长的进化过程中，菟丝子的根和叶完全退化，光合能力很弱甚至完全丧失，所以要依靠寄主来获取养分。 这种神奇的植物能将自己的茎缠绕在寄主的茎上，并产生百思特网强大的吸器侵入寄主体内，与寄主的木质部和韧皮部连接，​​并与寄主建立维管束连接，以获得水分和生长。 营养素； 同时实现宿主与菟丝子之间病毒、DNA、RNA及次生代谢产物的交换。

FT 蛋白启动开花程序

开花是高等植物繁殖和物种延续的重要生理过程。 对于大多数植物来说，在季节性日照长度和温度变化的条件下，叶子是植物感知这些环境因素并启动开花过程的重要器官，但没有叶子甚至没有光合作用的菟丝子是如何实现开花的呢？ 呢绒？ 近日，吴建强团队从分子水平解析了菟丝子开花的分子机制。

“初步研究表明，菟丝子基因组中大量基因丢失，包括调节植物开花相关生物钟途径、光周期途径和春化途径的关键基因。发现菟丝子和普通菟丝子的开花机制自养植物可能会有所不同。” 论文第一作者、昆明植物研究所助理研究员沉国靖介绍，早在20世纪60年代，美国研究人员就发现广泛分布的田间菟丝子在不同的光照条件下，与寄主保持相同的开花时间。状况。

在许多被子植物的基因组中，FT基因（FT蛋白）编码的蛋白质称为成花素，在植物开花中发挥着重要作用。 在适宜的条件下，植物叶片合成FT蛋白，FT蛋白可从叶片长距离转运至顶端分生组织，诱导开花。 “我们从烟草入手，敲除烟草基因组的FT基因，发现这些转基因烟草根本不能开花，当然也没有种子；而寄生在其上的菟丝百思特网子也不知所措，确实如此不开花，甚至比宿主还早死。” 吴建强说道。

遗传学研究表明，宿主FT基因表达是菟丝子开花的必要条件。 “通过分析菟丝子的FT基因结构，我们发现菟丝子的FT基因存在较大的变异，并且在菟丝子的不同发育阶段都无法检测到FT基因。” 沉国敬表示，他们继承了南方菟丝子的FT基因，转化到模式植物拟南芥中，发现不能诱导拟南芥提前开花，这说明南方菟丝子的FT基因可能已经进化成了假基因，没有功能。 进一步的生化分析表明，当带有绿色荧光蛋白GFP标签的拟南芥FT蛋白百思特网在转基因烟草中表达时，在菟丝子中可以检测到从烟草转移到菟丝子的FT-GFP蛋白。

此外，通过蛋白质组分析，研究人员发现大豆宿主的FT蛋白也可以转运到菟丝子体内。 非常有趣的是，宿主的FT蛋白被转运到菟丝子体内后，还可以与菟丝子体内的FD蛋白结合，形成蛋白复合物，从而启动菟丝子中下游开花基因的表达。菟丝子，并使菟丝子开花。

《窃听》高手与主持人同步绽放

寄生植物和寄主之间的对话和信号传递一直在发生。 “就像两个人说话，彼此都能听懂。寄主的FT蛋白是一个非常美丽的信号，它可以从寄主转移到菟丝子身上，从而告诉菟丝子‘寄主即将开花’的重要信息。” ”。 吴建强解释道。

研究表明，菟丝子通过“点击”寄主植物的 FT 开花信号来与不同寄主的开花时间保持一致。 正是这种“随波逐流”的开花行为使菟丝子能够适应非常广泛的寄主植物。

“如果菟丝子有固定的开花时间，但开花晚于寄主，则很难从已经开花甚至结籽的寄主那里获得足够的营养，甚至可能在菟丝子开花之前寄主就死亡；寄主开花过早，其生物量和种子产量将远小于与寄主同时开花的菟丝子。” 沉国靖表示，这项研究的重点是“破译”菟丝子的“窃听”技术，以及这项技术如何给它的生存和繁衍带来哪些影响。

“要知道，烈荡同样是一种寄生植物，对农业生产的影响比菟丝子要严重得多。基于这个结果，我们目前正在关注是否存在类似的开花‘割胶’现象。”它和主机之间发出信号。” 吴建强表示，这个问题如果弄清楚，可能为烈党等寄生植物的防治提供参考，同时也将对农业生产和植物生物学的研究产生重要影响。