菟丝子总会与寄主同步开花

    菟丝子总是和寄主同步开花，这是为什么呢？近日，中国科学院昆明植物研究所科研人员揭示了这一秘密。原来菟丝子可以“窃听”寄主植物的开花信号，从而能够与不同寄主的开花时间保持一致。

    在自然界中，寄生植物约有4000-5000种，约占被子植物的1%。寄生植物菟丝子是旋花科菟丝子属植物，约200个种，是人们经常食用的红薯的近亲。菟丝子在进化的过程中，根和叶片完全退化，光合作用能力非常微弱或者完全失去，所以只能从寄主中获得营养物质。

    对大多数植物而言，叶片是植物感受日照长短变化等环境因子从而启动开花程序的重要器官。然而，菟丝子没有叶片，而且前期研究表明，菟丝子基因组发生了大量的基因丢失，包括调控植物开花相关的生物钟途径、光周期途径、春化途径等关键基因。这些线索都说明，菟丝子很可能和普通自养型植物的开花机制非常不同。开花是高等植物繁衍后代、延续物种的重要生理过程，那么菟丝子是怎样实现自己开花的呢？

    值得注意的是，早在上世纪60年代，有研究发现，田野菟丝子在不同条件下，总和寄主保持一致的开花时间，这又是为什么呢？

    菟丝子能“窃听”寄主植物开花信号

    在植物开花中，FT基因编码的蛋白起到了非常重要的作用，被称为是植物开花的成花素。在合适的条件下，植物叶片合成FT信号蛋白，而且FT能够从叶片长距离运输到顶端分生组织诱导开花。

    近期，中国科学院昆明植物研究所吴建强研究团队，利用不同的寄主植物，证实南方菟丝子与寄主植物的开花时间保持高度一致。研究团队通过分析南方菟丝子中FT的基因结构，发现在菟丝子的不同发育阶段，都无法检测得到其FT基因的表达；南方菟丝子的FT基因不再具有调控开花的功能。此外，研究人员通过蛋白质组分析，发现大豆寄主的FT蛋白也能够转运到菟丝子中。有趣的是，寄主的FT蛋白转运到菟丝子中后，还能与菟丝子中的FD蛋白结合，形成蛋白复合体，从而启动菟丝子中下游开花基因的表达，使菟丝子开花，完成自己的生活史。

    研究结果表明，寄生植物菟丝子通过“窃听”寄主植物的FT开花信号，从而能够与不同寄主的开花时间保持一致。这种开花行为使菟丝子能够适应非常广泛的寄主植物，因为如果菟丝子有固定的开花时间，但在其比寄主开花过晚的情况下，就很难从已经开花甚至结种的寄主获得足够的营养；而在菟丝子比寄主开花过早的情况下，菟丝子的生物量和种子产量会比与寄主同时开花的菟丝子的生物量和种子产量小很多。

    本研究揭示的分子机制为了解菟丝子的生理、生态和进化史具有重要意义。

    本报记者 杨质高 实习生 高怡忻 文

    中国科学院昆明植物研究所供图