科学家发现FT基因控制花朵开放时间
在苦苦探求70多年后，植物学家们终于获得了可以称之为“植物学圣杯”，并即将写入教科书中最显要位置的进展———他们找到了告诉植物何时开花的信号分子。美国《新科学家》杂志网站近日对这些成果进行了报道。
通过研究拟南芥的开花机制，科学家终于找到了控制花朵开放的按钮。资料图片
报道称，该发现可以帮助科学家们对生长在不同纬度地区的农作物进行设计———这种能力在全球变暖开始向极地延伸的今天尤显其价值。
早在20世纪30年代，研究者们就已经知道，植物的叶子可以通过感知日光照射时间的长短来察觉季节的变化，并且在时机成熟时，通过发送某种信号到茎鞘以引发花开。然而这个信号，即所谓的“成花素”的身份一直是个谜。
现在，两个相互独立的研究小组已经将其身份曝光。他们的解释是，成花素是由一种名为开花基因座T（Floweringlocus T/FT）的基因所表达出来的蛋白。
绿色引线
前几年，一些研究就已经显示FT基因是在白昼长度为特定时间的那些天于叶组织中表达，同时引发花开。但没人知道，FT蛋白是如何完成这个使命的。
其中一个小组由德国科隆马普学会植物育种研究中心的乔治·卡普兰德和英国伦敦帝国大学的科林·特恩贝尔共同领导。研究人员先将一株模式植物拟南芥中的FT蛋白结合上绿色荧光标记，然后把一个缺少FT基因，并因此无法自己开花的突变茎秆嫁接到这个充满标记物的植物上。激动人心的时刻来临了，他们观察到荧光FT蛋白进入突变茎秆并使其开了花。如特恩贝尔教授所说：“这是无可置疑的美丽。”
另一个小组由日本奈良科学技术研究所的岛本教授领导，他们用几乎相同的技术在水稻上得出了一模一样的结果。
在两个差别如此之大的物种中发现了同样的成花素，表明这是一种植物共有的机制。美国密歇根州立大学植物生物学家简·吉瓦特评论道。
这不是FT基因第一次成为人们的注意焦点。前几年，一些研究就已经显示FT基因是在白昼长度为特定时间的那些天于叶组织中表达，同时发现FT蛋白会在茎鞘中活动，并引发花开。然而在那时没有人知道，FT蛋白是从叶子穿梭到茎鞘完成这个使命的？还是有其他别的什么分子参与其中，发挥作用。
信使发射
在将开花信号牢牢掌握在手中后，生物技术学家就有办法来调整植物的开花时间，以适应不同的生存环境。
2005年，瑞典的研究者们似乎已经得到了问题的答案，当时他们宣布，来自FT基因的信使RNA扮演了开花信号的角色。而就在这周，瑞典小组正式收回了这个声明。
“一个被邀请加入我们小组的中国客座研究员通过伪造数据，得到了错误的结果。”瑞典乌默尔大学的奥弗·尼尔森教授这样解释。这位名为黄涛的中国研究员现已不在乌默尔大学。作为对此事件的回应，他坚称并未造假，并且认为由于试验体系的不同，最新结果并不能否定自己的研究。
美国北得克萨斯州大学植物生物学家布赖恩认为，在将开花信号牢牢掌握在手中后，生物技术学家就有办法来调整植物的开花时间，以适应不同的生存环境。例如，生活在高纬度的农民可能希望强迫农作物早点开花，这样他们就可以赶在霜冻到来之前进行收割。
（韩彦文）
■突发事件
《科学》论文被撤风波
2005年9月，美国《科学》杂志发表一篇论文，指出来自FT基因的信使RNA是植物开花的信号。相关实验由瑞典农业科学大学的研究团队完成。该团队由乌默大学教授奥弗·尼尔森领导。他同时是论文的通讯作者。来自中国的研究者黄涛参加了研究工作，并担任论文的第一作者。随后，该篇论文在《科学》杂志选出的当年10大科学突破中排名第3. 2006年9月，黄涛离开瑞典回国，并在厦门大学获得教职。他的工作由新的研究人员接手。她在重复两次没有得到预期结果的情况下，对该实验以前的数据处理方法提出质疑。上周，尼尔森公开了这一情况，通知科学界这项错误并提出道歉。尼尔森同时宣布，将相关论文从《科学》杂志撤稿。他表示：“这起事件令我们的大学非常难堪，这是本人研究生涯中最糟糕的时刻。”并指黄涛“篡改数据以得到他想要的结果。”
《科学》杂志发表撤稿消息则称：“实时定量RT-PCR的数据没有得到正确地分析。有些点的数据被忽略了，而另一些点的数据被增加了统计分析上的权重。”
该事件一经披露，就在学术界引起争论。4月20日，黄涛向方舟子发出解释信件，并在“新语丝”网站全文刊登。在信件中，黄涛表示他并没有篡改实验数据，而只是由于实验条件的关系导致了一些异常数据的出现，并将之排除在统计之外。而这些数据的存在，论文的其他作者，包括尼尔森都是知道的。该论文被投至《科学》时，自己也正在挪威度假。随后，他指责说，作为论文最重要的通讯作者，尼尔森并未承担相应的责任，却在撤稿声明中把所有的责任都推卸到第一作者身上，称这是一种“懦夫行为”。最后，黄涛表示，自己获得厦门大学的教职一事，与该项研究及因此获得的荣誉有关，为此他已经向厦门大学提出辞职。
随后，也有评论者发表文章指出，尼尔森在这一事件中的行为显示，他对科学研究的严肃性并没有给予足够的尊重，有“空头权威”（FigureHead）之嫌。
综合报道/本报记者 徐德芳
■新知补丁
拟南芥（Arabidopsis thaliana）
十字花科。二年生草本，高7厘米至40厘米。花瓣4片，白色。长角果线形，长1厘米至1.5厘米。花期3月至5月。我国内蒙古、新疆、陕西、甘肃、西藏、山东、江苏、安徽、湖北、四川、云南等省份均产。
拟南芥的优点是植株小（1平方厘米可种植好几棵）、每代时间短（从发芽到开花不超过6周）、结子多（每棵植物可产很多粒种子）、生活力强（用普通培养基就可进行人工培养）。而且，拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的。每个单倍染色体组的总长只有7000万个碱基对，即只有小麦染色体组长的1/ 80，这就使克隆它的有关基因相对来说比较容易。拟南芥是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型。例如用含杀草剂的培养基来筛选，一般获得抗杀草剂的突变率是1/100000.由于有上述这些优点，所以拟南芥是进行遗传学研究的好材料，被誉为“植物中的果蝇”。
■绿色北京
“变性手术”缓解京城飞絮
植物专家改变杨柳性别抑制飞絮生成
满天飞舞的柳絮，带来了更多的春意，也带来了更多恼人的健康危害。京城的飘絮或许还让人疑似四月下雪。近日，北京园林科研所的技术人员通过各种方法对易造成飞絮的杨树、柳树进行变性手术。明年柳絮飞舞也许能因此得到缓解。
雌性柳树，花开招展
垂柳是我们非常熟悉的杨柳科柳属树种，适应性强，繁殖非常容易，生长迅速，树形优美。不过垂柳在曼妙多姿的同时更喜欢花开招展。开花后花量大，飞絮严重污染环境。
北京园林科研所李延明工程师解释，开花结果的柳树其实是雌株的。因为柳树是典型的雌雄异株植物。其中雌株要开花，并形成大量的飞絮。
这么说来，植物也有性别之分，而且雌雄之间还会性情大变？
事实上，关于植物雌雄区别的历史早在古希腊时代便有了发现。古希腊人在《植物的探索》中提到，早在3000多年前，古亚述人就认识到海枣存在雌雄之分，并将这种知识运用到海枣种植活动中。2000多年前，中国人也已经知道如何区分不同性别的大麻。
不过对植物性别的科学认识却要推迟到17世纪末。1694年，德国植物学家卡梅拉里斯（Camerarius）发现了问题的实质。他在《关于植物性别的通信》一书中较系统地描述了植物的花器结构、雌雄同株、雌雄异株等现象。现在科学界认定植物的性别表现主要有3种形式，雌雄同株同花植物（如水稻、小麦），即在同一株植物上同一朵花内，其花蕊分为雌蕊和雄蕊，具有雌雄两性器官。另一种是雌雄同株异花植物（如玉米），即在同一株植物上既开雌花又开雄花，且花的大小、结构、形状和颜色都体现了雌雄的区别。最后一种是雌雄异株植物（如菠菜、银杏），雌株和雄株各居其位，各开各花。而且，植物性别与动物性别还有不同之处。动物性别在胚胎期就已经定型，而植物性别一般要在生长发育过程中逐步分化成型。
具体到柳树雌雄株的辨别上，从表面上很难区分，但从花上很容易区别。一般来说雌花柔荑花序比较细小，长可达5cm，并且下垂；雄花序较粗短，长一般为2cm至4cm.“开花不结果的为雄株，既开花又结果的是雌株。”李延明表示这也是柳树雌雄株的一大特色。另外，从花的解剖结构上区分，垂柳雌雄花的解剖结构也不一样。雌花有柱头，雄花有雄蕊。
变性手术，垂柳雌变雄
植物学界和园林专家早就意识到垂柳雌株能产生大量的飞絮，而大量飞絮不仅影响空气质量，而且还可能导致皮肤过敏，诱发哮喘、慢性支气管炎等呼吸道疾病。于是，一场“革命”在所难免。
那么，植物雌雄异株之间能否进行性别转化呢？李延明指出植物性别取决于内在的遗传因子，但是也受到自然条件的影响。由此，在掌握了植物性别形成的外在条件上，可以改变植物的生育环境条件，人工控制植物的性别。有研究显示，光照可以影响植物性别分化，如果说短日照植物接受了短日照，那么就会多开雌花，而对长日照植物来说，接受了短日照，就会开雄花。不过，柳树的变性有自己的方法。
“有一种直接的办法是换掉这些柳树雌株，但毕竟北京种植的数量颇为巨大，所以这个方法并不实际。”李延明表示科研人员就考虑在柳树的性别上下番工夫。
这便意味着将那些开花结果，飞絮乱飘的杨柳雌株“变性”为杨柳雄株。在变性手术上，较常用的是高接换头术。“这种技术比较普遍。”李延明指出这种变性手术其实就是嫁接，需要将柳树雌株的细枝末节都剪除，留下主干，然后在高位截除，嫁接上不飞絮的金丝垂柳，也就是柳树雄株，“尽管变性手术只是个比喻说法，但通过嫁接确实可以将柳树雌株变成柳树雄株。”
除了嫁接术外，北京市园林科研所的技术人员还采用了注射抑止剂的方法。“采用注射的方式，主要是让注射的激素用于调整植物的生殖生产、营养生产，不让雌柳花芽形成，而是形成叶芽，那第二年就是长叶子，而没有花芽。”李延明指出杨柳树雌株第二年春天开花，飘下大量的飞絮，但实际上它的发芽是在头一年的6月份之前形成的。所以必须及时赶在6月之前给柳树雌株施加手术。如果已经发芽了，那第二年肯定要形成柳絮。不过，这种手术严格意义上来说还算不上变性，只是抑制了柳树雌性激素的“发作”，并且有效期为一年。“这就意味着，为了让这些柳树雌株没有飞絮，我们每年都需要给柳树雌株实行注射抑止剂的诊疗。”
那么，高接换头术能否达到一劳永逸的效果呢？李延明指出彻底改变柳树的性别转化，关键点还是嫁接后的维护问题。因为砧木上还会长出砧木本身的枝条，如果管理不好，那么柳树就会形成雌雄枝条集于一身的怪象了。
采写/本报记者 李健亚
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