科学家揭示了植物用来感知温度的一种新机制。这一发现可能会带来解决方案，以抵消气候变化对植物生长、开花和种子生产造成的一些有害变化。研究结果今天发表在《美国科学院院刊》上。
气候变化导致的全球气温上升对植物产生了不利影响。它们往往比以前更早开花，并匆忙完成繁殖过程，这意味着果实和种子减少，生物量减少。
科学家们现在正在研究植物的生物钟，这决定了它们的生长、新陈代谢和开花时间。生物钟的关键温度传感器是早花3 (ELF3)，这是一种在植物发育中起重要作用的蛋白质。它将光和温度等各种环境信号与内部发育信号结合起来，调节开花基因的表达，决定植物何时生长和开花。
来自CEA, ESRF和CNRS的一个团队已经确定了ELF3在体外和模式植物拟南芥中的作用的分子机制。随着温度的升高，ELF3经历了一个称为相分离的过程。这意味着两种液相共存，就像油和水一样。
“我们相信，当它经历相分离时，它会隔离不同的蛋白质伴侣，如转录因子，这可以转化为更快的生长和早期开花，这是温度升高的一个功能，”来自法国格勒诺布尔CEA (CNRS/大学)纤维素与蔬菜生理学实验室的CNRS研究主任Chloe Zubieta解释说。Grenoble Alpes/CEA/INRAE UMR 5168)，也是该出版物的共同通讯作者。
“我们正试图了解ELF3内部朊病毒样结构域的生物物理学，我们认为这是导致这种相分离的原因。”
ELF3是一种柔性蛋白，没有明确的结构，所以不能用x射线晶体学研究，因为它需要在溶液中。相反，该团队主要使用小角度x射线散射。所有现有的模型都表明这种结构是高度无序的。然后，令人惊讶的事情发生了:“我已经看到了许多与相分离有关的朊病毒样结构域，但这是我第一次看到根本不同的东西，”BM29的ESRF科学家、该出版物的共同通讯作者马克·塔利解释说。
实验表明，朊病毒样结构域形成了一个高阶的单分散低聚体，这对相分离至关重要。这种低聚物似乎是一个由大约30个蛋白质拷贝组成的球，并充当支架，这可能是它与植物细胞中其他蛋白质相互作用所必需的。
当研究人员提高温度时，这些球体聚集在一起形成液相，然后随着时间的推移，形成有序的层状堆栈。进一步的实验，使用电子显微镜，原子力显微镜和x射线粉末衍射在光束线ID23-1上，证实了这一结果。
CEA的科学家、该论文的第一作者斯蒂芬妮·胡廷(Stephanie Hutin)解释说:“如果我们通过改变不同的氨基酸残基，设法调整相分离随着温度的变化而发生的时间，我们最终可以在更温暖的条件下推迟植物的开花时间，使它们能够建立更多的生物量，产生更多的果实和种子。”
“因此，这项研究的下一步将是在模式植物拟南芥中添加一种不同形式的ELF3基因，并观察当我们在温暖的温度下种植它们时会发生什么。如果我们的模型是正确的，我们可以在那些难以适应温暖环境的作物物种上做同样的事情，”她总结道。
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希望本篇文章《探讨全球变暖对植物开花时间提前的影响》能对你有所帮助！
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