温暖环境下，NTL8会在拟南芥的一个限制区域（图中为根尖）表达，但在寒冷环境中，该蛋白会在较长时间内逐渐积累，并扩展到更大的区域。


美国“物理学组织”网站7月15日报道，英国约翰英纳斯中心的研究人员Yusheng Zhao博士、Martin Howard教授、Rea Antoniou-Kourounioti等，对植物测定温度信号的机制进行了研究。同日，他们在《自然》杂志发表论文称，生长缓慢是植物感知长期温度变化的信号之一。

“我们发现了一种新的温度传感机制，它保持着对寒冷的长期记忆，并通过温度波动整合来测量寒冷的持续时间。”论文第一作者Zhao解释说。

植物需要对不同时间尺度上的温度变化做出响应，短到几小时，长到几个月，从而将自身的生长、发育与季节相匹配。

通过正向基因筛查，研究人员发现了一种不同寻常的反应——这些植物在温暖条件下表达出了高水平的VIN3蛋白质。这种蛋白质会在寒冷时期上调，并与表观分子记忆系统相互作用，使植物记住寒冷。

Zhao等还发现，这些植物含有一种NTL8突变体（一种转录因子或调节蛋白，能在非低温条件下激活VIN3）。为了解NTL8的功能，研究人员用荧光蛋白（GFP）对它进行了标记，并在生物成像平台的帮助下，观察并比较了NTL8蛋白和VIN3的位置。结果表明，突变型蛋白在植株中随处可见，而野生型NTL8蛋白主要出现在根系生长梢。在寒冷的环境中，它的积累速度很慢。

在利用理论方法进一步探究这一问题后，该团队推断，了解NTL8蛋白降解的速度可能有助于了解NTL8和VIN3的缓慢动力学原理。他们发现，与理论预测一致，NTL8蛋白质的寿命很长。

数学模型表明，决定NTL8蛋白含量的主要因素是“生长稀释”。例如，天气变暖，植物生长更快，细胞增多，NTL8的数量就会被稀释。相比之下，在低温环境下，植物生长更慢，NTL8更集中，因此能够随时间积累。

为了进一步测试模型，研究人员使用化学物质和激素改变了植物的生长速率。在根中，他们添加了植物生长激素赤霉素，在激素作用下，植物生长得更快，而NTL8的水平较低。当他们添加一种生长抑制剂时，发现整个植株的NTL8蛋白浓度更高。同时，研究小组在树根上的类似实验，也证实了此前的预测。

论文第一作者Rea Antoniou-Kourounioti博士补充道:“我们对这一新的温度机制的简单性感到惊讶。植物将一个过程（生长）中获得的温度信息，再生成了另一个过程（春化）的全新温度传感机制。我们只需改变温暖和寒冷条件下的生长速率，就可以重现大多数与温度有关的变化情况。”

“这项研究彻底改变了我们对植物感知温度方式的理解。”Martin Howard教授说。

原创编译：Sky 审稿：alone 责编：雷鑫宇

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：https://phys.org/news/2020-07-growth-key-term-cold.html

版权声明：本文为原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。