低氮土壤中可加速植物開花

　　本研究中使用的擬南芥(圖:Takeo Sato)

　　來自日本、歐洲和美國的科學家們描述了一種在低氮土壤中加速植物開花的途徑。這些發現最終可能導致農業生產的增加。

　　氮和磷、鉀是植物生長發育所需的三種常量營養素之一。富氮條件誘導植物生長，尤其是莖葉生長，同時延緩開花。另一方面，在一些植物中，低氮條件導致由生長方式向繁殖方式的轉變，從而加速開花。然而，在這些條件下調控開花的分子機制尚不清楚。

　　由北海道大學生命科學研究生院的Takeo Sato副教授領導的一組科學家揭示了低氮條件下促進擬南芥開花的分子機制。他們的研究結果發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

　　擬南芥是一種十字花科植物，在生物學上被認為是一種模式植物，并擁有一個廣泛的蛋白質表達數據庫。在目前的研究中，該團隊首先發現了一組與開花有關的蛋白質，它們由于氮水平的變化而變得活躍。其中一個基因調控因子是開花BHLH4 (FBH4)。通過對缺乏FBH4的植物進行實驗，發現該蛋白在低氮條件下促進開花。

　　進一步研究表明，FBH4被另一種名為SnRK1的蛋白質廣泛磷酸化。低氮條件抑制SnRK1的活性，從而導致FBH4去磷酸化。去磷酸化的FBH4移動到細胞核去激活負責開花的基因。除磷的FBH4還負責控制其他對植物在低氮條件下生存至關重要的基因的表達，特別是那些與氮的循環和再調動有關的基因。

　　科學家們得出的結論是，為了應對氮的不足，擬南芥似乎可以通過FBH4精確地控制與開花所需的發育和代謝過程相關的基因表達。“FBH基因家族存在于主要作物中，”Sato夫說。“作物在低氮條件下開花早；如果我們能控制這些作物的FBH活動，這可能是可持續增加農業生產的有效途徑。”