“没有叶子没有根，菟丝子开花全靠“窃听””

本篇文章1618字，读完约4分钟

科学技术日报赵汉斌

增加种子数量，随着寄主开花的节奏开花，与寄主植物之间有高频物质的交流……无叶无根的寄生植物犀牛，具有很强的生命力。

最近，中国科学院昆明植物研究所(以下简称昆明植物所)的吴建强研究小组利用遗传学和分子生物学技术，揭示菖蒲罕见的开花调控机理，对解析寄生植物的生理、生态和进化史具有重要作用。 相关研究成果于北京时间9月1日发表在美国科学院纪要上。

从宿主那里获得营养物质

在自然界中，寄生植物约有4000到5000种，约占被子植物的1%。 常见的寄生植物有文蛤、独脚金、槲皮素、桑寄生植物、菖蒲等。

“菖蒲是典型的茎寄生植物，营养和水分都来自寄主。 ”。 吴建强向科技日报记者介绍说，菖蒲是十字花科菖蒲属植物，约200种，是人们常吃的甘薯的近亲。

在漫长的进化过程中，菖蒲的根和叶完全退化，光合能力十分微弱完全丧失，必须依靠寄主来获得营养物质。 这种神奇的植物将自己的茎缠绕在寄主的茎上，产生牢固的吸收器侵入寄主体内，与寄主的木质部和麻纤维管部相连，建立寄主和维管束的联系，从而获得水分和生长所需的营养物质。 实现病毒、dna、rna、次级代谢产物在寄主和菖蒲之间的交流。

ft蛋白启动开花程序

开花是高等植物繁衍后代、延续种子的重要生理过程。 对大多数植物来说，在季节性日照长度和温度变化等情况下，叶子是植物感受这些环境因子开始开花过程的重要器官，但没有叶子、没有光合作用的菖蒲是如何开花的？ 最近，吴建强团队从分子水平解析了菖蒲开花的分子机理。

“前期研究表明，菖蒲基因组发生了大量基因缺失，包括调控植物开花关联的生物钟途径、光周期途径、春化途径等重要基因，菖蒲与常规自养植物的开花机制可能不同。 ”。 论文第一作者、昆明植物研究所助理研究员申边境介绍说，20世纪60年代，美国研究人员发现，广泛分布的田野菖蒲在不同条件下，保持着与寄主一致的开花时间。

在众多被子植物的基因组中，ft基因编码的蛋白质( ft蛋白质)被称为纤维素，对植物开花有重要意义。 在适当的条件下，由植物的叶片合成ft蛋白，而且ft蛋白可以从叶片长距离输送到顶端分生组织诱导开花。 “从烟草开始，敲除烟草基因组的ft基因后，发现这些转基因烟草完全不能开花，当然也没有种子。 寄生的菖蒲也不知所措，不开花，比寄主死得早。 ”。 吴建强说。

遗传学研究表明，寄主的ft基因表达是菖蒲开花的必要条件。 “通过分析南方菖蒲中的ft基因结构，发现菖蒲的ft基因发生较大变异，菖蒲的发育阶段不检测出ft基因。 ”。 据边境报道，他们将南方菖蒲的ft基因遗传转化为模式植物拟南芥，发现不能诱导拟南芥早期开花，表明可能进化成了南方菖蒲自身ft基因不起作用的假基因。 通过生物化学分解发现，在转基因烟草中表达带有绿色荧光蛋白gfp标签的拟南芥ft蛋白时，可以检测出菖蒲中从烟草转移到菖蒲的ft-gfp蛋白。

另外，通过蛋白质组学的分解，发现大豆寄主的ft蛋白也可以运输到菖蒲中。 值得一提的是，寄主的ft蛋白在输送到菖蒲后，可以与菖蒲中的fd蛋白结合形成蛋白质复合体，开始菖蒲中下游开花基因的表达，从而使菖蒲开花。

“窃听”高手将与寄主同步开花

寄生植物和寄主之间的对话和信号交流经常发生。 “这就像两个人在说话，彼此都能听懂。 寄主的ft蛋白是一个非常棒的信号，从寄主转移到菖蒲中，可以让菖蒲知道“寄主开花”的重要消息。 ”。 吴建强说。

研究表明，菖蒲通过“窃听”寄主植物的ft开花信号，与不同寄主的开花时间一致。 这种“相遇而安”的开花行为，使菖蒲能够适应非常广泛的寄主植物。

“菖蒲有一定的开花时间，但如果比寄主开花晚，不容易从开花结籽的寄主那里获得足够的营养，菖蒲开花之前寄主也有可能死亡。 菖蒲开花早于寄主时，生物量和种子产量比寄主和开花的菖蒲要小得多。 ”。 边境表示，此次研究的重点是“解读”菖蒲的“窃听”技术，以及该技术对生存繁殖的作用。