科学家发现花儿春天开放的分子机制

中科院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉研究组揭示了开花后的胚胎发育早期擦除“低温记忆”，激活负调控开花的FLC基因，使下一代又需经历冬季低温才能在春季开花的分子机制。近日，这一研究成果在线发表于《自然》杂志。

据悉，2016年12月，该研究组报道了模式开花植物拟南芥在幼苗期，如何在长期低温（冬季）条件下沉默开花抑制关键基因FLC的表达，并随后在常温维持其沉默（低温记忆）的表观遗传机制，这一机理使植物能够在随后的春季开花（春化作用）。

春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温，才能由营养生长阶段转入生殖生长阶段的现象。该机制的解析与作物栽培季节的选择、跨地域的引种驯化等密切相关。

据介绍，研究人员发现了植物营养生长期的“胚胎记忆”现象及调控这一现象的表观遗传机理。幼苗期的植株经历冬季低温后，FLC位点一直处于关闭状态。即使春季气温已回升，这种关闭状态也会一直持续到成年期开花。开花后，在胚胎发育早期FLC被重新激活；此“胎性”激活状态会传递到幼苗，这样就形成了苗期的“胎性记忆”（好比成年人的幼时记忆）。因FLC在秋季的幼苗中处于激活状态（种子在秋季发芽出苗），从而防止植物在过冬前或过冬时开花。

这项研究成果揭示了植物早期胚胎染色质状态重编程的崭新分子机制，同时也阐述了胚胎中的基因激活如何传递到发育后期的表观遗传机理，是开花调控分子与遗传机制的重要突破。

“这项研究不仅具有重要的理论意义，同时也为其在作物花期调控的生产应用提供了新的作用靶点。”何跃辉表示，“将研究结果运用到农作物生产上，能提升农作物种子产量，对季节性花卉的培育也有重要意义。”