伯明翰大学和诺丁汉大学的植物科学家已经揭开了一种机制，使开花植物能够感知并“记住”环境的变化。
该研究发表在Journal Nature Communications上，揭示了可能支持新植物品种开发的新目标，包括谷物和蔬菜，可以适应不同的环境条件。
植物的记忆功能使它们能够根据压力或季节的变化准确地协调它们的发育。例如，许多植物记得冬天的寒冷，这确保它们只有在温暖的温度恢复时才会在春天开花。他们这样做的一种方法是通过一组名为PRC2的蛋白质。在寒冷中，这些蛋白质作为复合物聚集在一起，并将植物转变为开花模式。关于PRC2如何检测环境变化以确保其仅在需要时才起作用知之甚少。
这项新研究是与牛津大学和乌得勒支大学的科学家合作开展的，为PRC2的“环境感知”功能提供了新的见解。
研究人员发现，该复合物的核心成分 – 一种名为VRN2的蛋白质 – 非常不稳定。在温度较高且氧气充足的情况下，VRN2蛋白会不断分解。当环境条件变得更具挑战性时，例如当植物被淹没并且氧气低时，VRN2变得稳定并且提高存活率。VRN2蛋白也在寒冷中积累。这使得PRC2复合物一旦温度升高就会触发开花。研究小组调查了这一原因，发现植物对洪水过程中对冷和低氧的反应之间存在惊人的相似性。
“植物具有非凡的感知和记忆环境变化的能力，这使得它们能够控制它们的生命周期，”主要作者，伯明翰大学生物科学学院的Daniel Gibbs博士解释道。“VRN2在不需要时不断被破坏，但在适当的环境条件下积累。这样，VRN2直接感知并响应来自环境的信号，并且PRC2在需要之前保持不活动状态。”
“这种机制可能有助于创造更好地适应不同环境的植物，这对于应对气候变化非常重要。”
来自诺丁汉大学的迈克尔·霍尔兹沃思教授表示：“现在研究寒冷如何导致VRN2稳定性增加以及为什么这种反应与植物对洪水的反应类似，现在很重要。”
有趣的是，动物也有PRC2复合物，但没有不稳定的VRN2蛋白。“这个系统似乎是在开花植物中特别进化的，”霍尔兹沃思教授补充道。“也许它使他们在适应和应对环境变化的能力方面具有更大的灵活性，这一点非常重要，因为它们固定在地下并且无法移动。”
这项工作由欧洲研究理事会（ERC）和生物技术与生物科学研究理事会（英国BBSRC）资助。
来源：伯明翰大学