北京林业大学最新文章：开花时为何会发热
开花生热是某些植物科属在长期进化过程中形成的一项重要适应机制, 有助于植物花器官抵御低温伤害, 并且能够促进昆虫访花和传粉受精, 对于确保植物的生殖成功具有重要的生物学意义.
来自北京林业大学，北京大学分子医学研究所的研究人员基于国内外近年来植物开花生热研究方面取得的重要进展, 结合开花生热活体实时检测的技术发展, 对植物开花生热的类型、生物学功能以及调控机制进行综述, 并展望了植物开花生热研究领域亟待解决的重要问题.
尽管植物的所有器官在新陈代谢活动中, 均能产生一些热量, 但是, 在大多数植物中, 这种生热反应表现非常缓慢, 或是热量释放很少, 因而没有明显的温度上升. 与此不同的是, 开花生热植物的花器官在短期内能够产生大量热量, 从而提高花部温度, 有的甚至使花器官与环境温差高达35℃, 如臭菘(Symplocarpus foetidus).
越来越多的研究表明, 开花生热在植物生殖发育过程中, 具有多样的生物学功能: 开花生热不仅可以防止花器官遭受低温伤害, 还可以直接以热能回报(heat reward)的形式来增加吸引昆虫访花的筹码, 即产生的热量吸引昆虫在花内停留, 使其得以汲取能量进行交配或飞行等活动； 甚至可以通过促进花香的释放, 进而吸引昆虫访花. 因此, 开花生热是植物抵御外界不良环境和主动促进生殖成功的有效适应对策, 在生殖发育过程中具有重要的生物学功能和意义, 近年来已成为国际上植物功能研究领域中的一个热点问题, 备受植物生物学研究者的重视.
近年来, 随着研究技术的进步, 植物开花生热的研究取得了显著的进展. 高分辨率的红外活体成像技术(infrared thermography)的广泛应用, 使得研究者能够更加精确地了解植物开花生热的表型和生热过程. 并且, 高通量技术的发展, 尤其是气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass sepetrometry, GC -MS)分析以及转录组测序、miRNA测序等高通量测序技术的应用, 为开花生热调控机制的研究带来了便利. 由于这些先进技术的广泛应用, 开花生热的生物学功能及其调控机制等方面的研究也取得了较为重要的进展.
这篇最新综述综合近年来开花生热研究领域的主要研究进展, 对植物开花生热的表型、生物学功能及其调控机制进行综述, 并展望了这一领域亟待深入研究的科学问题.
文章指出，通过大量的研究, 人们已经对于植物开花生热的功能及其调控有了一定程度的了解, 但是依然有许多问题亟待解决. 尽管研究者已经鉴定了AOX和UCP两个与植物开花生热有关的重要调控蛋白, 然而这两个蛋白在开花生热过程中的作用及其相互关系还不清楚.
此外, 线粒体作为动植物呼吸和能量代谢的重要场所, 在开花生热的能量供应中扮演着怎样的角色, 目前, 亟需发展新技术和新方法在活体状态下研究AOX, UCP以及线粒体如何参与开花生热的调控, 以及除线粒体之外是否有其他的生热途径也值得探究. 并且, 开花生热的植物包含两种不同的生热类型, 即生热调控和假生热调控, 这两种生热类型的调控机理是否存在差异, 以及这些差异又表现在哪些方面, 都是亟需解决的问题. 此外, 生热调控和假生热调控的花朵在植物-昆虫互作中的能量消耗也具有显而易见的差异. 这些差异的生热类型也可能与植物-昆虫协同进化过程有关. 而在这协同进化过程中, 哪些基因参与这个过程? 这些基因的系统分布和演化规律如何? 这些问题在将来的植物开花生热研究中都是需要重点关注的科学问题.
