自然界很神奇，不同植物的開花時間不一樣，到底是什么神奇的力量在調控開花時間?科學家們一直在探尋這個奧秘。
記者11月30日從安徽農業(yè)大學了解到，該校生命科學學院植物抗逆育種與減災國家地方聯(lián)合工程實驗室李培金課題組，通過研究揭示了擬南芥花期自然變異的調控新機制。這一研究成果日前發(fā)表在著名國際刊物《自然·通訊》上。
開花時間是關鍵的農藝性狀，對植物產量和品質有著重要影響。一般來說，每種植物都有最佳花期，在此期間開花，就能實現(xiàn)穩(wěn)產高產。但如果花期提前或者滯后，就會給產量帶來不良影響。
李培金給記者舉了一個例子，玉米在開花時期對高溫異常敏感，如果在7月份高溫天氣開花，會導致雌雄花期不協(xié)調和授粉失敗，嚴重時顆粒無收，給農業(yè)生產帶來重大損失。因此解析植物的開花機制，對植物分子輔助育種，提高作物產量具有重要的現(xiàn)實意義。
植物進化是一個漫長的過程，同一類植物分布在不同的區(qū)域，為了適應不同的環(huán)境，在進化過程中遺傳基因會發(fā)生不同的變化，出現(xiàn)豐富的自然變異，從而維持了各種花期類型，這種現(xiàn)象在模式植物擬南芥中非常普遍，是遺傳多樣性的一個重要特征。
有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RIGIDA(FRI)和FLOWERINGLOCUSC(FLC)是抑制植物開花的兩個關鍵基因。比如，冬小麥之所以需要過冬，主要是因為FRI和FLC的同源基因表達水平很高，抑制了冬小麥開花，經過秋冬兩季長時間的低溫，F(xiàn)LC表達水平就會慢慢下降，等到來年春天，隨著氣溫的逐步升高，冬小麥才得以開花結果。同時，只有在FRI和FLC共存的情況下，才能發(fā)揮抑制開花的功能，任何一個基因的缺失都會導致植物早開花。
在不同類型的擬南芥中，F(xiàn)LC的表達水平有很大差異。李培金課題團隊對世界范圍內的102種擬南芥的FLC基因的表達水平進行了定量分析，通過全基因組關聯(lián)分析技術篩選出一個花期調控關鍵基因SSF。SSF基因編碼的蛋白質擔負著調控花期的功能。通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，SSF基因編碼的蛋白質具有兩個變異類型——SSF414D和SSF414N。植物體廣泛存在的蛋白泛素化修飾和降解系統(tǒng)能識別這兩種蛋白質，并調控SSF蛋白質水平的高低，從而影響開花抑制基因FLC的表達水平，導致植物花期發(fā)生改變。
李培金解釋說，SSF基因的兩種變異類型很神奇，SSF414D和SSF414N雖然都能抑制植物開花，但414D功能更強更明顯，414N相對表現(xiàn)不明顯。414D主要存在于北方的植物中，相對來講可以使植物晚開花，適應北方的寒冷氣候;而414N主要存在于南方的植物中，相對來講調控植物早花，以適應南方較為溫和的生長環(huán)境。
在以往的研究中，SSF基因多次被發(fā)現(xiàn)，但這個基因如何發(fā)揮功能一直不清楚，分子調控機制更是未知，這項研究成果首次解決了這個難題，并深入揭示了基因自然變異調控植物生育期的新機制，為植物分子育種提供了重要基因資源和理論依據。
