植物為何不開花?中研院發現基因表現調控機制

植物為何不開花?中央研究院發現,影響植物基因表現的重要關鍵之一,正是它重要的生長能源-光線,其中不可或缺的調控因子,則是感測光線的「光敏素」(phytochrome)。這項研究成果8月刊登於《植物細胞》(The Plant Cell)。

光線是植物最需要的能量來源之一,不僅是光合作用的基本能源,也是植物生長發育重要的調節因子,影響從萌芽、發育、開花與結果等各個階段。中研院植物暨微生物學研究所涂世隆副研究員發現,植物吸收光之後,感測光線的「光敏素」進入細胞核調控基因表現過程的剪接步驟,啟動基因產出各式蛋白質產物,控制植物生長發育。

涂世隆指出,植物體內存在各種光接受器,感測不同波長的光線以調節生長。本次研究的紅光接受器蛋白「光敏素」,過去已被證實會影響植物基因剪接。研究團隊觀察小立碗蘚 (Physcomitrella patens)接收紅光照射後,光敏素調控植物基因表現裡的替代性剪接,和前訊息RNA,以及負責執行剪接的複合體等蛋白質進行一連串的交互作用,讓一個基因產出多種不同的蛋白質,確保植物能正常發育。

涂世隆研究團隊也發現,小立碗蘚若缺少光敏素,以及會和光敏素進行交互作用的蛋白質,將導致替代性剪接缺失及發育形態變異,此也證實這些蛋白質藉由執行替代性剪接,確保光照下的小立碗蘚可以正常發育。

在動物系統研究中,替代性剪接已被證實和多種疾病相關。不精確的前訊息RNA剪接可能會產出錯誤的蛋白質產物,導致生理病變。許多研究亦顯示,替代性剪接的缺失會導致多種植物生長問題,例如:生長遲緩、延遲開花等。然而,目前科學家對於植物如何進行替代性剪接的瞭解仍相當缺乏。

涂世隆表示,若能深入理解替代性剪接如何調控開花,便有機會藉此控制植物開花時間,調節或延長花卉作物的產季,目前研究團隊正朝此方向努力。

中時 林志成

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