《自然》:开花植物如何将糖转运出去以吸引传粉者

2014-03-20 | 作者: | 标签: 自然



Nature:开花植物如何将糖转运出去以吸引传粉者花蕊

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生物帮

开花植物出现时的进化大爆炸,被达尔文称为“恼人之谜”(abominABLe mystery),花蜜形成无疑是这一过程中的一个关键事件。现在科学家发现,开花植物的花蜜生产需要糖转运蛋白SWEET9和一些特殊的基因。

花蜜对于开花植物的重要性不言而喻,不过迄今为止植物生产和分泌花蜜的过程仍然是个谜。这项新研究不仅向人们展示了花蜜合成和分泌中的关键元件,还指出这些元件出现在开花植物进化的早期。

多样性是进化的基础,种群多样性能够确保物种在自然界的竞争力,而有性生殖则是多样化形成的关键。由于植物基本不能移动,它们就需要解决一个重要的问题,即如何将自己的遗传物质传播出去。为此植物在漫长的进化过程中,形成了一个吸引并犒劳传粉者的特殊器官——蜜腺,诱使能够飞行的昆虫、鸟类和蝙蝠前来。

斯坦福大学卡内基研究所、马普化学生态学研究所、明尼苏达大学、中国农业大学资源与环境学院的研究人员,对三种不同的开花植物(拟南芥、芜菁和野生烟草)进行了研究,在蜜腺中寻找可能涉及糖转运的转运蛋白。他们发现,SWEET9在三种不植物中都是糖转运的关键,对于花蜜生产至关重要。

研究人员构建了缺乏SWEET9的基因工程植物,发现这种植物无法分泌花蜜,但植物的茎中出现了糖的累积。随后,他们又鉴定了植物生产蔗糖所必须的基因。研究显示,这些基因是花蜜分泌必不可少的。

研究显示,开花植物在蜜腺中生产蔗糖,并通过SWEET9将其转运到蜜腺的细胞外空间,在这一区域形成蔗糖、葡萄糖和果糖的混合物。对于研究中的植物来说,这三种糖组成了花蜜的主要溶质,而这些物质正是蜂蜜生产蜂蜜的先决条件。

Nature:开花植物如何将糖转运出去以吸引传粉者野生烟草

“SWEET家族是将光合作用产物从叶片输送到种子的关键转运蛋白。我们相信,在第一批开花植物形成蜜腺之时,SWEET9糖转运蛋白就出现了。这是植物吸引和犒劳传粉者的重要一步,有助于提高植物的遗传多样性,”领导这项研究的Wolf Frommer说。

原文摘要:
Nectar secretion requires sucrose phosphate synthases and the sugar transporter SWEET9

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