「青莲百奥客户文章」菟丝子：我没有叶子，但是我会“窃听”。

2020-10-23 00:00:00

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详细介绍：

菟丝子是旋花科菟丝子属植物，是一种茎寄生植物，全球共有约200个种。菟丝子在进化的过程中，根和叶片已经完全退化，光合作用能力非常微弱甚至完全失去，只能通过吸器从寄主中获得营养物质。对于大多数植物而言，是通过叶片来感知环境因子（如温度、日照长短等）的变化，来选择开花时机的，寄生植物菟丝子显然不在此列。先前有研究发现，田野菟丝子（Cuscuta campestris）在不同条件下，总和寄主保持一致的开花时间。那么，菟丝子是如何保持和宿主同步的开花时间的呢？

近日，中国科学院昆明植物研究所吴建强研究团队在PNAS上发表题为“Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower”（IF=9.412）的研究论文。该研究从分子层面解析了菟丝子开花的分子机制，解开了菟丝子与寄主保持同步开花的秘密。

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该研究通过改变寄主，证实南方菟丝子（Cuscuta australis）开花时间与寄主保持高度一致，进一步的遗传学方法表明，寄主的开花素（FT）基因表达是菟丝子开花的必要条件。FT基因编码的蛋白被称为是植物开花的成花素，在植物开花中起到非常重要的作用：在合适的条件下，植物叶片合成FT信号蛋白，而且FT能够从叶片长距离运输到顶端分生组织诱导开花。

图1 南方菟丝子(C. australis)在不同寄主植物上的开花表型。

该研究首先通过分析南方菟丝子中FT的基因结构，发现南方菟丝子FT基因失活，无法表达；进一步地，将南方菟丝子的FT遗传转化到拟南芥中，并不能诱导拟南芥提前开花，表明南方菟丝子的FT基因可能演化成了一个假基因。其次，生化分析表明，当转基因烟草中表达带有GFP标签的拟南芥FT蛋白（AtFT-GFP）后，能够在菟丝子中检测到从烟草移动到菟丝子的AtFT-GFP蛋白；此外，研究者们通过蛋白质组分析，发现大豆寄主的FT蛋白也能够转运到菟丝子中。有趣的是，寄主的FT蛋白转运到菟丝子中后，还能与菟丝子中FD蛋白结合，形成蛋白复合体，从而启动菟丝子中下游开花基因的表达，完成自己的生活史。

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图2 寄主植物的FT蛋白能够转运到南方菟丝子(C.australis)中。

总结

综上所述，寄生植物菟丝子通过“窃听”寄主植物的FT开花信号，从而能够与不同寄主的开花时间保持一致。该研究从分子水平揭示了菟丝子与寄主保持同步开花的分子机理，为了解包括菟丝子在内的寄生植物的生理、生态和进化具有重要意义。

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