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菟絲子是旋花科菟絲子屬植物，是一種莖寄生植物，全球共有約200個種。菟絲子在進化的過程中，根和葉片已經完全退化，光合作用能力非常微弱甚至完全失去，只能通過吸器從寄主中獲得營養物質。對于大多數植物而言，是通過葉片來感知環境因子（如溫度、日照長短等）的變化，來選擇開花時機的，寄生植物菟絲子顯然不在此列。先前有研究發現，田野菟絲子（Cuscuta campestris）在不同條件下，總和寄主保持一致的開花時間。那么，菟絲子是如何保持和宿主同步的開花時間的呢？
近日，中國科學院昆明植物研究所吳建強研究團隊在PNAS上發表題為“Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower”（IF=9.412）的研究論文。該研究從分子層面解析了菟絲子開花的分子機制，解開了菟絲子與寄主保持同步開花的秘密。
該研究通過改變寄主，證實南方菟絲子（Cuscuta australis）開花時間與寄主保持高度一致，進一步的遺傳學方法表明，寄主的開花素（FT）基因表達是菟絲子開花的必要條件。FT基因編碼的蛋白被稱為是植物開花的成花素，在植物開花中起到非常重要的作用：在合適的條件下，植物葉片合成FT信號蛋白，而且FT能夠從葉片長距離運輸到頂端分生組織誘導開花。
圖1 南方菟絲子(C. australis)在不同寄主植物上的開花表型。
該研究首先通過分析南方菟絲子中FT的基因結構，發現南方菟絲子FT基因失活，無法表達；進一步地，將南方菟絲子的FT遺傳轉化到擬南芥中，并不能誘導擬南芥提前開花，表明南方菟絲子的FT基因可能演化成了一個假基因。其次，生化分析表明，當轉基因煙草中表達帶有GFP標簽的擬南芥FT蛋白（AtFT-GFP）后，能夠在菟絲子中檢測到從煙草移動到菟絲子的AtFT-GFP蛋白；此外，研究者們通過蛋白質組分析，發現大豆寄主的FT蛋白也能夠轉運到菟絲子中。有趣的是，寄主的FT蛋白轉運到菟絲子中后，還能與菟絲子中FD蛋白結合，形成蛋白復合體，從而啟動菟絲子中下游開花基因的表達，完成自己的生活史。
圖2 寄主植物的FT蛋白能夠轉運到南方菟絲子(C.australis)中。
總結
綜上所述，寄生植物菟絲子通過“竊聽”寄主植物的FT開花信號，從而能夠與不同寄主的開花時間保持一致。該研究從分子水平揭示了菟絲子與寄主保持同步開花的分子機理，為了解包括菟絲子在內的寄生植物的生理、生態和進化具有重要意義。
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