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花开堪折直须折，莫待无花空折枝。花期通常是短暂的，而植物又是如何知道什么时候要开花呢？近日，来自英国伯明翰大学、诺丁汉大学的植物学家与牛津大学、荷兰乌得勒支大学的科学家合作发现了开花植物感知并“记住”环境变化的机制，或许为我们找到了答案。这项发表在《自然•通讯》杂志上的研究，还可能帮助我们开发新的植物品种，包括能够适应不同环境条件的谷物和蔬菜。
植物的记忆功能使它们能够准确地协调自身的发展，以应对环境胁迫或季节变化。例如，许多植物都记得漫长冬天的寒冷，从而保证了它们只在春天温度回升时才开花。这种保护是通过一组叫做PRC2的蛋白质实现的：在寒冷的环境中，PRC2会以复合体的形式聚集在一起，转换植物的开花状态。但有关PRC2如何检测环境变化以确保只在需要时激活的机制，我们所知甚少。
新研究中，研究人员发现PRC2复合体的核心成分：一种叫做VRN2的蛋白质。它极不稳定，在温度较高且氧气充足时会不断分解；当环境变得恶劣时，例如当植物被淹没，氧气不足时，VRN2又会变得稳定并提高植物的存活率。VRN2蛋白也会在寒冷的环境中积累，这使得PRC2复合体能够在温度升高时触发植物开花。研究小组调查了这一现象的原因，发现了植物对寒冷反应和对洪水期间低氧的反应惊人地相似。
伯明翰大学生物科学学院的Daniel Gibbs博士是这项研究的主要作者，他解释说：“植物具有非凡的感知和记忆环境变化的能力，这使它们能够控制自己的生命周期。”VRN2在不需要的时候不断分解，而在适宜的环境条件下则会积累。通过这种方式，VRN2可以直接感知和响应来自环境的信号，而PRC2复合体在不需要时是没有活性的。
“这一机制有可能帮助创造出能够适应不同环境条件的植物，对应对气候变化将非常重要。”诺丁汉大学的Michael Holdsworth教授是这项研究的负责人之一，他说：“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导致的低氧反应相似，对于我们开发新的植物品种非常重要。”
有趣的是，动物也有PRC2复合体，但没有不稳定的VRN2蛋白。“这个系统似乎是专门在开花植物中进化出来的，也许这让它们在适应和应对环境变化的能力上有了更大的灵活性，毕竟植物固定在地面上，无法移动。”Holdsworth教授补充说。
科界原创
编译：花花
审稿：三水
责编：张梦
期刊来源：《自然•通讯》
期刊编号：2041-1723
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-12/uob-fsp122018.php
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