低氮土壤中可加速植物开花
本研究中使用的拟南芥(图:Takeo Sato)
来自日本、欧洲和美国的科学家们描述了一种在低氮土壤中加速植物开花的途径。这些发现最终可能导致农业生产的增加。
氮和磷、钾是植物生长发育所需的三种常量营养素之一。富氮条件诱导植物生长，尤其是茎叶生长，同时延缓开花。另一方面，在一些植物中，低氮条件导致由生长方式向繁殖方式的转变，从而加速开花。然而，在这些条件下调控开花的分子机制尚不清楚。
由北海道大学生命科学研究生院的Takeo Sato副教授领导的一组科学家揭示了低氮条件下促进拟南芥开花的分子机制。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
拟南芥是一种十字花科植物，在生物学上被认为是一种模式植物，并拥有一个广泛的蛋白质表达数据库。在目前的研究中，该团队首先发现了一组与开花有关的蛋白质，它们由于氮水平的变化而变得活跃。其中一个基因调控因子是开花BHLH4 (FBH4)。通过对缺乏FBH4的植物进行实验，发现该蛋白在低氮条件下促进开花。
进一步研究表明，FBH4被另一种名为SnRK1的蛋白质广泛磷酸化。低氮条件抑制SnRK1的活性，从而导致FBH4去磷酸化。去磷酸化的FBH4移动到细胞核去激活负责开花的基因。除磷的FBH4还负责控制其他对植物在低氮条件下生存至关重要的基因的表达，特别是那些与氮的循环和再调动有关的基因。
科学家们得出的结论是，为了应对氮的不足，拟南芥似乎可以通过FBH4精确地控制与开花所需的发育和代谢过程相关的基因表达。“FBH基因家族存在于主要作物中，”Sato夫说。“作物在低氮条件下开花早；如果我们能控制这些作物的FBH活动，这可能是可持续增加农业生产的有效途径。”
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