遗传分析表明，就像我们一样，植物可以是早鸟或夜猫子

时间：2021-12-24 08:52:14 来源：

汉娜·里斯（Hannah Rees）博士，英国厄勒姆研究所（Earlham Institute）博士后。

根据一项新的研究发现，植物体内生物钟的变化与人类体内生物钟的变化相同。

研究表明，DNA编码中的单个字母更改可以潜在地决定植物是百灵鸟还是夜猫子。这些发现可能有助于农民和农作物育种者选择最适合其所在地的钟表植物，从而有助于提高产量甚至抵御气候变化的能力。

昼夜节律钟是指导生物体昼夜运转的分子节拍器-cockadoodledooing早晨的到来并在晚上拉开帷幕。在植物中，它调节广泛的过程，从黎明启动光合作用到调节开花时间。

这些节奏模式可能会因地理位置，纬度，气候和季节而异-植物钟必须适应当地的情况。

厄尔勒姆研究所（Earlham Institute）和诺里奇（Norwich）约翰·英内斯中心（John Innes Center）的研究人员希望更好地了解自然存在多少昼夜变化，其最终目标是培育对环境的局部变化更具适应力的作物-气候变化的紧迫威胁。

为了研究这些局部差异的遗传基础，研究小组检查了瑞典拟南芥植物中不同的昼夜节律，以鉴定和验证与时钟变化的滴答声有关的基因。

厄勒姆研究所的博士后研究员汉娜·里斯博士说：“植物的整体健康状况在很大程度上取决于其昼夜节律与每天的时长和季节的流逝的同步程度。准确的人体时钟可以使其比竞争对手，天敌和病原体更具优势。

“我们有兴趣了解瑞典的植物生物钟将如何受到影响；一个在白天和气候中经历极大变化的国家。了解人体时钟变化和适应背后的遗传学将有助于我们在其他地区培育更具气候适应力的农作物。”

该团队研究了从整个瑞典获得的191个不同的拟南芥变种中的基因。他们正在寻找这些植物之间基因的微小差异，这可能解释了昼夜节律功能的差异。

他们的分析表明，特定基因COR28中单个DNA碱基对的变化更可能在开花较晚且周期较长的植物中发现。COR28是开花时间，耐寒性和昼夜节律的已知协调者。所有这些都可能影响瑞典的当地适应。

Rees博士解释说：“令人惊讶的是，单个基因序列中的一个碱基对变化会影响时钟滴答的速度。”

科学家还使用了开创性的延迟荧光成像方法来筛选具有不同调谐的生物钟的植物。他们发现最早的立管钟与最新阶段的植物之间的时钟相差10多个小时，类似于以相反的班次运转的植物。植物的地理和遗传背景似乎都具有影响。

里斯博士说：“拟南芥是一种典型的植物系统。”“这是第一批对其基因组进行测序的植物，并且已在昼夜节律生物学中进行了广泛的研究，但这是任何人第一次进行这种关联研究，以找到负责不同时钟类型的基因。

“我们的发现突出了一些有趣的基因，这些基因可能会成为农作物育种者的目标，并为将来的研究提供一个平台。我们的延迟荧光成像系统可用于任何绿色光合材料，使其适用于多种植物。下一步将把这些发现应用于主要的农作物，包括芸苔属和小麦。”

研究结果已发表在《植物，细胞与环境》杂志上。

参考：Hannah Rees，Ryan Joynson，James K.M.布朗和安东尼·霍尔（Brown and Anthony Hall），2020年11月11日，植物，细胞与环境。
10.1111 / pce.13941

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