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“冬季记忆”告诉植物何时迎春开花

来源:中国科技网2026-01-22 09:45

  为什么迎春花和郁金香总能掐准点,在春风拂面时准时绽放?

  在很多人的印象里,植物对环境的反应似乎是被动的:天冷休眠,天暖生长。但事实上,许多植物的行为远比这复杂得多。它们不仅能感知当下的温度,甚至还能精准地“记住”已经过去的寒冬,当确认严冬已过,才会启动生长程序。

  这种神奇的“冬季记忆”,在生物学上被称为“春化作用”。这个术语最早由苏联遗传学家李森科在百年前总结并命名,意指植物必须经历一段足够长的持续低温,才能获得开花的能力。但一直以来,记录寒冷的“记事本”到底藏在细胞里的什么地方,一直是未解之谜。

  想要解开这个谜题并不容易。植物感知寒冷的秘密被藏在根部和芽尖的细胞深处,那里细胞层叠,光线射入后会剧烈散射,就像透过厚厚的毛玻璃观察微观世界。那些决定花期的关键分子一旦深过几十微米,传统的显微镜就只能看到一团模糊的“光斑”了。

  为了打破这层迷雾,英国约克大学科学家开发出一套名为SlimVar的“超级相机”。通过精确控制光线的入射角度,并结合复杂的计算方法,它能够大幅减少光散射带来的模糊影响,从而在活体植物中,追踪深达30微米处单个分子的运动。

  利用这台相机,科学家发现,这段记忆正藏在两种关键蛋白质里,即VIN3和VRN5。随着寒流袭来,这些蛋白质像“特种兵”一样在细胞核里紧急集合,包围了阻止开花的基因FLC。FLC是植物天生的开花“封印”。在漫长的冬季,蛋白质团块将其强行“关机”,相当于提前撤销了禁令,并将这段寒冷记忆物理性地封存起来。这样一来,只待春风吹过,阻碍早已消失的植物便能不再犹豫,准时绽放。

  最神奇的是,当环境重新变暖,这些微小的团块并没有随之散去,而是选择“原地待命”。科学家认为,它们在细胞核里构成了长效的“记忆枢纽”,就像在细胞里盖了个戳,告诉植物:“别担心,我们已经挺过了寒冬,可以迎接春天了。”

  从分子角度看,这其实是植物在细胞里玩的一场“标记游戏”,也就是表观遗传调控。虽然植物的“遗传剧本”DNA本身没有改变,但这些“记忆枢纽”就像是寒冬留下的书签,封住了那个“阻止开花”的章节。这让植物既能稳定地遵循季节节律,又保留了应对环境变化的灵活性。

  也许在不久的将来,科学家可以通过调节这些“记忆枢纽”,帮助农作物更好地适应反复无常的气候,让大自然的日历在剧烈变化的环境中依然保持精准。(科技日报记者 张佳欣)

[ 责编:王若昕 ]
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