户倩博士正在进行实验研究。 受访者供图
□南京日报/紫金山新闻记者李花
秋高气爽,又到一年秋菊绽放时。如何让这“美丽”持续到冬季、让秋菊真正“傲霜”?近日,南京农业大学园艺学院菊花遗传与种质创新团队的蒋甲福教授在国际知名期刊《植物生理学》(PlantPhysiology)发表论文,探究了菊花低温调控花期分子机制,找到了菊花低温绽放的可能“开关”。
“傲霜”的菊花不多 多集中在秋季绽放
“花开不并百花丛,独立疏篱趣未穷”。菊花是世界范围广泛栽培和应用的观赏植物,其独特的绽放季节和丰富的花色花型,被大众赋予了更多美好品质,因此也受到了极大的宠爱。
在古诗词里,秋季能傲霜,但实际上,能傲霜斗寒的菊花很少。蒋甲福说,菊花的种类很多,有春菊、夏菊,但自然生长的多数菊花品种为短日照植物,开花时间多集中于秋季,在深秋和冬季温度较低时难以成花。目前,虽可通过光温调节进行花期调控以实现菊花周年生产,但反季节生产的高能耗成本严重制约了菊花产业的健康发展。
历经8年之久 找到低温绽放的可能“开关”
每年9月前后,是秋菊的花芽分化最佳时间。研究者发现,秋菊有自己喜爱的温度和日照时间。一般来说,它们喜欢在日照少于10小时、温度在20℃左右时进行花芽分化。
温度过低了秋菊为啥就不开花或显著推迟呢?研究者发现,这跟菊花中的一个叫“SVP”基因相关,作为抑制活性转录因子,能够响应赤霉素、低温等而抑制开花。一旦温度低于15℃,“SVP”基因就会“叫停”开花。花开正艳,为啥“SVP”基因一发出“命令”,开花因子就立即乖乖听命停止绽放?它究竟有啥“核武器”?
蒋甲福团队开始寻找“SVP”基因的“核武器”。经过基因筛查的实验中,团队成员发现,一个叫“TPL”的基因其实是“SVP”背后的力量,参与菊花低温下开花延迟的调控,一旦解除“TPL”这个核武器,“SVP”就像缴械的士兵而不能执行响应低温抑制开花的任务了。“SVP”+“TPL”组成的蛋白让开花因子“惧怕”。“说起来很简单,实际上,找到它,经历了很多实验,这一坚持就是8年。”蒋甲福告诉记者,把“SVP”基因和“TPL”基因抑制后,菊花在相对低温15℃时依旧可以正常开放,这说明菊花低温下绽放的可能“开关”被找到。
秋菊供应时间延长 推动生产供应意义重大
“每一个成果背后,都需要坚持和坚守。”论文第一作者、蒋甲福的博士生户倩经常穿梭于学校的实验室和农田基地,“做科研,没有那么容易,这些花儿经常让我牵肠挂肚。”
筛苗、种植、比对……为了这个研究,参与人员都费了很多心血。户倩告诉记者,每一个实验,都需要反复验证。“实验室里的实验还好,但很多实验需要在户外进行。由于菊花怕涝,最害怕下暴雨,有时候,好不容易在基地种活的菊花,被水淹上几个小时,全部泡汤,就得从头再来。”在户倩眼里,这些花苗、花骨朵都是她的宝贝,“有时候,小虫子也来偷袭。每个数据都需要反复观察或求证。我们必须用实打实的实验数据得出结论。”
蒋甲福说,研究结果为深入理解菊花低温调控开花提供了新的认知。从目前的实验结果看,改造后的秋菊在较低的温度下也能进行花芽分化而正常开花,如果用这种机制培育菊花新品种,将减少冬季生产的高能耗成本,有利于推动菊花的周年生产供应。
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