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工人日报 2015年03月13日 星期一

基因剔除让花儿“常开不败”

《工人日报》(2015年03月13日 06版)

每年到了二三月花开之季,总会吸引不少人赏花,也总会有不少人感叹:花儿为什么谢得那些快?

花开花谢是理所当然的自然现象。然而,在科学家眼里,这种自然现象是可以通过一定的技术来改变的。为揭开植物花开花谢的神秘面纱,台湾大学生命科学院植物科学研究所及生命科学系助理教授靳宗洛与美国密苏里州立大学团队经过长时间研究,解开了个中奥妙。

靳宗洛与研究团队以模式植物——阿拉伯芥为研究主体,来探索“花开花谢”的现象之谜,并整合分子遗传学、解剖学与生物化学等相关理论,来找出让植物花果自然凋零落下的影响因子。

靳宗洛表示,植物的脱落作用是一种信息传递过程,当植物接收到信息后就会开始进行瓜熟蒂落等动作,目的是为了脱落植物本身的花瓣、叶片、果实,以达到“开枝散叶、繁衍后代”的功用,此外也具有自我保护功能,帮助植物顺利脱落已感染病菌的耗损花果。

而帮助植物启动脱落作用最重要的引发分子就是名为IDA的蛋白质。靳宗洛说,IDA就如同是开启植物脱落作用的钥匙,当外在环境迈入秋冬季节转换之际、温度与光照达到一定程度时,IDA就会开始发出指令,并透过位于植物离层细胞的细胞膜上的两个受体HAESA 与 HAESA-like2来传递进行脱落作用的信息。

事实上,过去也有许多科学家试图解开花落之谜,但总是缺乏“临门一脚”,直到靳宗洛与研究团队找出负责调控植物生长发育作用的HAESA因子,才顺利解构出花开花落的信息传导蓝图。

而透过HAESA基因的被确认,也让终止花落现象成为可能。靳宗洛表示,透过基因剔除术剔除HAESA基因之后,就能阻断HAESA、HAESA-like2信息传递功能,让“脱落作用”无法继续进行。研究团队以阿拉伯芥为实验主体的研究结果发现,经过基因剔除的阿拉伯芥,其花萼、花瓣、雄蕊与果实从开花到凋零都不会脱落下来,形成另一种“花、果并存”的奇观,相关技术若运用在其他观赏用植物如樱花、玫瑰花等植物上,将有助于增加花的观赏性,并延长赏花期,让每一年的花季不再来去匆匆、稍纵即逝。这,就是可以阻断花儿脱落的“基因剔除术” 。

进入季节转换或另一个生命周期时,植物就会开始透过HAESA等分子来进行调节,借由植物离层细胞所产生的水解性酵素,来促使细胞壁与细胞壁间的中胶层水解,让花儿或叶片可以顺利从花柄、叶柄上自然落下、导致枝枯叶落的现象产生。基因剔除术的作用,就是阻断脱落作用的进行,让花儿不落下来。

靳宗洛表示,所谓的基因剔除,并不是真地把植物中某个基因剔除掉,而是运用农杆菌的转移T-DNA,当它进入植物细胞核后刚好插入某个特定基因,进而使这个基因失去功能而不再发生作用,因而借此顺利达到叶片不掉、花儿不落的情况,让爱花人多一分观赏的喜悦。(萧岱)

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