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康奈尔大学

来源：花匠小妙招时间：2025-01-15 05:12

正如经验丰富的园丁所知，西兰花头不能正常发育，在较高温度下生长时会像花椰菜。

一项新的研究确定了为什么西兰花头在炎热时变得异常的遗传基础，提供了对气候引起的变暖对所有作物的影响的深入了解，并为培育耐热新品种指明了方向。

西兰花在凉爽的早春或夏末种植到秋季时生长最好。研究人员发现，虽然西兰花在 61 华氏度的平均温度下正常生长，但其冠部在 72 华氏度时开始变形，并在 82 华氏度时形成密集的花椰菜状头部（称为凝乳）。

然后，研究人员应用了 5-氮杂胞苷，这是一种已知可抑制称为 DNA 甲基化的过程的化学物质，在该过程中，甲基 - 一种小分子 - 被添加到 DNA 中。甲基化是开启和关闭基因的一种机制。在这种情况下，它抑制了正常西兰花头部生产所需的一组基因。当施用 5-氮杂胞苷时，即使在 82 华氏度时，正常的西兰花头也会生长，这表明在存在热的情况下甲基化是导致异常生长的原因。

“一旦我们更好地理解了这一机制，我们就应该能够设计出开发新生物技术的方法，一种抑制 DNA 甲基化的分子遗传学方法，以便培育出能够在更温暖的温度和更广阔的地区生长的作物，”Susheng Gan 说。，农业与生命科学学院综合植物科学学院植物生物学系教授，该论文的共同通讯作者于 12 月 22 日发表在《分子园艺》杂志上。中国杭州浙江大学植物科学教授陈立平是另一位通讯作者。

变暖的温度会影响植物生长发育的各个方面。花的发育特别复杂并且对温度敏感，热量会降低西兰花等蔬菜的质量和产量，西兰花的整个头状花序——包括茎、茎、叶和花——都被食用。虽然还需要更多的研究，但 Gan 认为，在更高的温度下，参与花发育的基因的 DNA 甲基化可能在所有作物中都得到保存。

在这项研究中，研究人员使用全基因组测序技术对西兰花植物 (Brassica oleracea) 进行了分析，该技术确定了植物的甲基化组——基因组甲基化发生的位置——及其转录组——确定了哪些基因被打开。他们发现西兰花的异常花发育受一组花发育停止相关基因 (FCG) 的调控。在华氏 61 度时，西兰花头（它的花蕾）发育正常。在 82 华氏度和 72 华氏度的较小程度上，开启 FCG 的遗传元素的甲基化受到抑制。

当在较温暖的温度下生长时，花的发育会局限于发育的早期阶段。因此，在 72 华氏度时，西兰花芽被限制在一个阶段，它们看起来像西兰花头和花椰菜凝乳之间的杂交；在 82 度时，它们甚至更不发达，类似于花椰菜状的凝乳。

未来的研究将研究 FCG 在高温下 DNA 甲基化背后的机制。

浙江大学的姚子磊和陆源是该研究的共同第一作者。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。