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Dodder利用其寄主植物的开花信号开花

时间:2020-09-07 15:33:39 来源:互联网

来自中国科学院和马克斯·普朗克化学生态研究所的耶拿大学的一 组研究人员研究了寄生do丝Cuscuta australis如何 控制花的形成。

他们表明,无根和无叶的寄生虫会窃听其寄主植物的开花信号,从而激活其自身的开花机制。通过使开花与相应的寄主植物同步,寄生虫可确保其在寄主上的生长时间足以产生最佳数量的种子。

由中国科学院昆明植物研究所马克斯·普朗克合伙人小组负责人吴建强领导的一组科学家 ,现在问这些寄生虫如何使花与寄主同步。他们已经观察到澳大利亚do丝(Cuscuta australis)的植物将开花时间调整为各自寄主植物的时间。

来自寄主的促花信号FT也决定了寄生虫的开花时间

“开花时间受叶子控制,因为叶子可以感知环境线索并合成开花信号,该信号称为FLOWERING LOCUS T(FT),其在植物的血管系统中传播。因此,我们想知道无鳞的寄生虫,例如澳洲弯Cu( Cuscuta australis)是如何 控制其开花时间的。”首席研究员吴建强说。在2018年,他的团队对澳大利亚隐孢子虫的基因组进行了测序, 发现许多对调节开花时间很重要的基因在澳大利亚隐孢子虫 基因组中丢失了 。因此, 澳大利亚隐孢子虫 似乎无法激活其自身的开花机制。

基于FT蛋白是移动信号这一事实,研究人员推测,在宿主寄主的叶子所产生的开花信号上会发生do窃,并利用它们来产生自己的花朵。为了证明这种偷听情况,他们使用了转基因的寄主植物,其中的FT基因表达已经改变,这确实影响了寄生虫的开花时间。他们还将FT蛋白与绿色荧光蛋白(GFP)耦合在一起作为标记,并在寄生虫中检测到宿主植物的促花信号:标记的FT蛋白已从宿主迁移到寄生虫。

对于do丝而言,这是使开花与其寄主同步开花的最佳策略。如果它开花的时间比寄主晚得多,它可能根本无法产生种子,因为寄主的生殖组织会迅速吸收寄主中的营养。寄主甚至可能在寄生虫甚至开始产生种子之前迅速死亡。但是,如果do丝花过早开花,它的生长可能会过早地结束,并且可能无法产生与其开花时间与其寄主开花时间同步的the丝植物一样多的种子。

回归进化:基因丢失为优势

在进化过程中,植物寄生虫失去了某些特性并“外包”了生理过程。结果,其基因组中的各种基因可能会丢失。“这项工作表明,对于植物寄生虫来说,失去对开花过程的控制可能是有利的,因为它允许寄生虫劫持宿主寄主的移动开花信号以供自己使用。 马克斯·普朗克化学生态研究所分子生态学系主任伊恩·鲍德温(Ian Baldwin)说,这可以使其与宿主的生理同步 。由于基因丢失,do丝虫可能能够更好地适应寄生虫的生活方式并最终提高其适应性。

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