科學家找出植物關鍵記憶機制
2019/01/11 @國際
摘要
英國研究發現陸生開花植物具有一套感知及記憶環境狀態的能力，提供植物逆境調控基因之基礎研究，或許能應用在品種選育與作物經營管理方面。
示意圖
植物在面臨環境變化的過程中，演化出許多機制以適應自然界的變化。近日由英國伯明罕大學(Universities of Birmingham)與諾丁漢大學(University of Nottingham)共同的研究發現，陸生開花植物具有一套感知及記憶環境狀態的能力。
在植物演化的過程中，發展出一套與記憶相關的基因進行調控，以對抗極端的環境狀況與逆境。舉例而言，許多植物會記住一段寒冷的冬日，以確保開花時間是在溫暖的春天而非寒冷的冬天，其中參與調控蛋白群，被稱作PRC2 (polycomb repressive complex 2)。過去的研究已知，在寒冷的情況下，這群蛋白會匯聚形成PRC2複合物，並將植物由營養生長模式轉為繁殖開花模式，待天氣稍微回暖時，植株就能在春天綻放花朵，繁衍後代，而這種經低溫誘導將植物變成繁殖模式的現象，稱作春化作用(vernalization)。最新的研究發現，或許有其他基因與蛋白參與調控。
在最新的研究中提到，研究團隊發現在阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)的PRC2複合物中有個核心蛋白稱作VRN2 (vernalization 2)，研究團隊發現VRN2在較溫暖、氧氣含量充足的環境下會被分解失活；而當面臨淹水、含氧量低等逆境時，VRN2結構會開始穩定且逐漸累積，顯示VRN2與環境含氧量有關。在另一方面，研究也證實VRN2會在低溫逆境的情況下累積，使得PRC2複合物在溫度回暖時便能啟動開花程序，這樣的過程與植物面臨淹水缺氧逆境時的機制極為相似，證實VRN2在春化作用時的重要性。
春化處理在農業應用上十分重要，許多臺灣重要的作物如龍眼或荔枝等果樹，皆需經一定時間的低溫誘導後方能開花結果。在現今面臨全球氣候變遷與極端氣候下，暖冬常造成花芽分化率偏低，影響果樹結實率。該研究成果提供植物逆境調控基因之基礎研究，或許能應用在品種選育與作物經營管理方面。【延伸閱讀】STRK1基因促進鹽鹼土中的水稻生長和產量
該研究獲得歐洲研究委員會(European Research Council)與英國生物技術暨生物科學研究委員會(Biotechnological and Biological Sciences Research council)的研究經費資助，該研究成果已發表在<Nature Communications>。
資料來源
- Eurekalert
- Oxygen-dependent proteolysis regulates the stability of angiosperm polycomb repressive complex 2 subunit VERNALIZATION 2
文章摘譯
