植物在各個(gè)季節(jié)都會暴露在巨大的溫度變化之中,，并且夜晚和白天的氣溫也有很大的差異。為了應(yīng)對這些變化,，植物需要感知周圍的溫度,，并隨之而調(diào)整其生長,。
如今,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物可能具有一個(gè)內(nèi)置溫度計(jì),，它們利用其控制自身生長，這意味著人們或許有望培育出可以抵御氣候變化的農(nóng)作物,。在此基礎(chǔ)上,，英國生物學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)出一個(gè)可能對培育能夠應(yīng)對天氣變化效應(yīng)的植物非常關(guān)鍵的“溫度計(jì)”基因。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在最近出版的《細(xì)胞》（Cell）期刊上,。
植物可以感受到1攝氏度的溫度差異,。氣候變化已經(jīng)造成了顯著的影響—— 一些植物的花期提前，進(jìn)而改變了全球物種的分布,。雖然科學(xué)家在數(shù)百年前就已經(jīng)知道溫度對植物的影響,，但迄今為止，溫度是怎樣被植物感知的仍是一個(gè)未解之謎,。
為了找到問題的答案,，英國諾威奇市John Innes中心的Vinod Kumar博士和Phil Wigge博士分析了樣本植物擬南芥的所有基因，以便了解哪種基因由較熱的溫度開啟,。
他們將其中一種基因連接到會發(fā)冷光的基因上,，從而創(chuàng)造了在溫度增加時(shí)發(fā)冷光的植物。利用這種方法,，研究人員可以屏蔽掉不能再感知適當(dāng)溫度的突變體,。
其中一個(gè)突變體尤其有趣，因?yàn)樗鼏适Я苏_感知溫度的能力。研究人員發(fā)現(xiàn),，這株植物表現(xiàn)得好像其周圍一直很熱——當(dāng)這株植物周圍區(qū)域或熱或冷時(shí),，它都會發(fā)冷光。
Kumar發(fā)現(xiàn)了這株變體植物,，他說：“這種植物讓我感到很驚奇,，它們像處于高溫的植物一樣生長,，即使我們把溫度降低也是如此,。”
這種植物具有一個(gè)影響一種特殊類別組蛋白工作的單一缺陷,。這些蛋白質(zhì)和DNA（脫氧核糖核酸）物質(zhì)綁定,，并且在其周圍將其包裹,，因此可以控制哪些基因被開啟,。
引人注意的是,，當(dāng)這種特殊組蛋白不再并入DNA時(shí),，植物顯示出其所有基因都好像處于高溫中,，即使是冷的時(shí)候,。這使科學(xué)家相信,，這種特殊組蛋白便是重要的溫度反應(yīng)調(diào)節(jié)器。
組蛋白變體通過在更低溫度時(shí)更緊地綁定植物的DNA,，從而可以像溫度計(jì)一樣工作,，阻止基因被開啟,。當(dāng)溫度增加時(shí),，組蛋白失去握力,，開始放開DNA，允許基因被開啟,。
研究人員發(fā)現(xiàn)感溫基因變體控制著一個(gè)基因,，這個(gè)基因通過加速開花以幫助一些植物適應(yīng)氣候變化,。
植物必須持續(xù)適應(yīng)周圍的環(huán)境,，因?yàn)樗鼈儾荒芩奶幰苿?。因此沒有調(diào)整花期的物種將在當(dāng)?shù)匾愿弑壤郎缃^。
了解了植物如何利用溫度感知,，使得科學(xué)家可以檢查不同的物種如何對進(jìn)一步升高的全球氣溫作出反應(yīng),。Wigge說：“我們或許可以利用這些基因改變農(nóng)作物感知溫度的方式。如果可以做到,，那么我們也許就可以培育出能夠抵御氣候變化的農(nóng)作物了。”（群芳）(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原文出處：
Cell doi：10.1016/j.cell.2009.11.006
H2A.Z-Containing Nucleosomes Mediate the Thermosensory Response in Arabidopsis
S. Vinod Kumar, Philip A. Wigge
Plants are highly sensitive to temperature and can perceive a difference of as little as 1C. How temperature is sensed and integrated in development is unknown. In a forward genetic screen in Arabidopsis, we have found that nucleosomes containing the alternative histone H2A.Z are essential to perceiving ambient temperature correctly. Genotypes deficient in incorporating H2A.Z into nucleosomes phenocopy warm grown plants, and show a striking constitutive warm temperature transcriptome. We show that nucleosomes containing H2A.Z display distinct responses to temperature in vivo, independently of transcription. Using purified nucleosomes, we are able to show that H2A.Z confers distinct DNA-unwrapping properties on nucleosomes, indicating a direct mechanism for the perception of temperature through DNA-nucleosome fluctuations. Our results show that H2A.Z-containing nucleosomes provide thermosensory information that is used to coordinate the ambient temperature transcriptome. We observe the same effect in budding yeast, indicating that this is an evolutionarily conserved mechanism.
