植物在变暖的世界中提早开花的关键

科学家们揭示了植物用来感知温度的新机制。这一发现可能会带来解决方案，以抵消气候变化导致的植物生长、开花和种子生产的一些有害变化。结果今天发表在《国家科学院院刊》上。

气候变化导致全球气温上升，对植物产生不利影响。它们往往比以前更早开花，并匆忙完成繁殖过程，这意味着果实和种子减少，生物量减少。

科学家们现在正在研究植物的生物钟，它决定了它们的生长、新陈代谢和开花时间。生物钟的关键热传感器是 EARLY FLOWERING 3 (ELF3)，这是一种在植物发育中发挥重要作用的蛋白质。它将光和温度等各种环境线索与内部发育信号相结合，以调节开花基因的表达并确定植物何时生长和开花。

来自 CEA、ESRF 和 CNRS 的团队已经确定了 ELF3 在体外和模式植物拟南芥中发挥作用的分子机制。随着温度升高，ELF3 会经历一个称为相分离的过程。这意味着两种液相共存，类似于油和水。“我们相信，当它经历相分离时，它会隔离不同的蛋白质伙伴，如转录因子，随着温度升高，这会导致更快的生长和更早的开花”，法国国家科学研究中心细胞生理学实验室研究主任 Chloe Zubieta 解释道。 Vegetale 在 CEA 格勒诺布尔 (CNRS/Univ. Grenoble Alpes/CEA/INRAE UMR 5168) 担任该出版物的共同通讯作者。“我们正在尝试了解 ELF3 内部类似朊病结构域的生物物理学，我们认为这是造成这种相分离的原因。”

ELF3 是一种灵活的蛋白质，没有明确的结构，因此无法使用 X 射线晶体学对其进行研究，因为它需要处于溶液中。相反，该团队主要使用小角度 X 射线散射。所有现有模型都表明该结构将是高度无序的。然后惊喜出现了：“我见过许多与相分离有关的类朊病结构域，但这是我第一次看到根本不同的东西”，BM29 的 ESRF 科学家、该出版物的共同通讯作者 Mark Tully 解释道。 。

实验表明，类朊病结构域形成了更高阶的单分散低聚物，这对于相分离至关重要。这种寡聚体似乎是一个由大约 30 个蛋白质拷贝组成的球，充当支架，这可能是它与植物细胞中其他蛋白质相互作用所必需的。当研究人员提高温度时，这些球体聚集在一起形成液相，然后随着时间的推移，形成有序的层状堆叠。使用电子显微镜、原子力显微镜和束线 ID23-1 上的 X 射线粉末衍射进行的进一步实验证实了这一结果。

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