春回大地，李白桃红，漫山遍野的油菜花令人流连忘返，殊不知，这是寒冬留给世人的馈赠，不经历寒冬，有些花儿不会开。

日前，中国科学院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉和杜嘉木课题组关于一年生或双年生越冬十字花科植物开花机理的研究取得进展，研究发现关闭和重新开启B3结构域蛋白亚家族，可以实现开花基因在特定季节表达，从而实现植物生命周期与自然季节变化的同步。相关研究结果4月9日发表于《自然—植物》。

为什么花儿在春天开放

众所周知，在我国长江以北地区，很多植物例如冬小麦和冬油菜都在秋天播种出苗，经历“寒冬”的洗礼，在气温回暖的来年春天开花生长。倘若春天播种，即使“一帆风顺”地生长到秋天也无法开花。

这究竟是为什么呢？在此不得不提到植物学里的一个经典概念：春化。

春化作用是指某些植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象，避免植物在破坏性的冬季开花，而在温暖的春季或夏季开花。

何跃辉告诉《中国科学报》：“通常植物在幼苗期遇到冬天，会产生类似人脑的记忆，记得那段被雪覆盖的感受。在没有“春化”之前，植物里面抑制开花的基因的表达水平很高，而冬季低温“春化”的过程，就是把抑制开花的基因关闭。”

他介绍，植物首先经过寒冬把“成花抑制基因”关闭，随着春天气温回升，此抑制成花的力量便解除”封印“，恢复植物开花的能力。植物开花后，胚胎里的成花抑制基因的关闭状态会被重新激活，直接导致下一代种子产生的幼苗不能开花。因此下代又要经历一个冬天，再在春季开花，以此循环往复。

“季节的更替主要依赖于温度和光照周期的变化，植物在春天开花也是遵循这个机理。”何跃辉说。

揭开“春化记忆”及其被擦除的秘密

那么，植物是如何感知低温时期，并在气温上升后“记住”其低温经历以适时开花的呢？开花后 “越冬记忆”又是如何在下一代被擦除的呢？

杜嘉木告诉《中国科学报》：“植物可以巧妙地不断地调控基因的‘开关’。就好像我们设计电路，控制各种元件的开合。植物也是随着发育的变化，在不同发育时期、不同的季节，它的开关都是很巧妙地结合在一起。”

然而在植物生长发育过程中要追踪不同发育时期蛋白的动态变化，需要长时间的观测。为此团队选取了生长周期较短的拟南芥作为模式植物，将其放在4°的冰箱里，加之配备光照设施培育30—40天，以模拟出冬天的效果。随后实验人员再将拟南芥放置常温下，模拟春天的气温回升进行进一步观察。

实验人员发现，长期低温通过修饰幼苗体内的成花抑制基因FLC上的组蛋白来关闭其表达，这种组蛋白修饰引发的关闭状态在常温下得以维持（即“春化记忆”）、直到开花结种子。种子（胚胎）发育早期，随着种子特异的先驱转录因子LEC1结合FLC基因上的表达启动区域，胚胎B3转录因子LEC2和FUS3依次结合FLC基因，重新激活FLC在胚胎中表达，从而消除亲本的“春化记忆”，在子代激活FLC表达。这三个转录因子协同作用，形成胚胎“春化记忆”重置（擦除）路径。在种子发芽出苗后，种子特异的LEC1、LEC2和FUS3基因不再表达，在幼苗期正常表达的其它B3蛋白，当低温来临时，又能结合FLC基因，导致FLC基因上的组蛋白被修饰，从而关闭FLC表达。

有望提高作物产量

据了解，该机制的解析与作物栽培、引种驯化、杂交育种等密切相关。

“成花抑制基因或B3转录因子被敲除后，我们就可以改变植物的开花时间，使植物在有利于结种的季节开花结果，间接拓宽植物品种的适应度和适应范围，以此提高产量。”何跃辉说。

何跃辉告诉记者，接下来团队拟研究作物的“春化记忆”重置机制，关注小麦、蚕豆、豌豆等具有实用价值作物的“春化”机制。

不过，他也向记者表达了实验可能存在的局限。

“例如小麦，其体积大且生长周期长，这对培育空间具有苛刻的条件，而我们目前的场地并不支持。“何跃辉表示，未来团队希望拥有更广阔的可控田地，以便开展更多研究。

“虽然像小麦这样的多倍体作物的开花机理更为复杂，研究颇具挑战，但这是一件具有重要应用价值的工作。” 他说。（卜叶 程唯珈）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-019-0402-3

春天大树开花是正常的，但是到了冬天的季节怎么又开始开花儿了呢？

春天大树开花是正常的，但是到了冬天的季节怎么又开始开花儿了呢？不得不说，这样的问题还真的存在。在笔者的视野中，无论是北方，还是在南方，都发现了冬天开花的树木。当然南方就更不用说了，大树开花已经不是啥稀奇的事情，但是，在北方的冬天，大树开花却真的有些不正常了。

笔者觉得，应该有以下几方面的原因：一是植物休眠的规律被打乱，比如在人工施肥过程中，因为过度使用化肥等具有高能量的化学元素等，导致了大树营养过剩，到了该休眠的季节，却还在生长，从而出现了反季节的花朵。二是植物基因的改良，现代植物培养培植技术已经相当先进，要想改变一种植物的基因算不得难事，如果要想人为让某些树木在冬天也开出美丽的花朵，也不是不可能的。三是气候的变化特性，由于全球气候的变暖，而自然界的植物相对于人类，其感知气候的能力要强大得多，因为气候改变，导致了植物生物钟的改变，过早唤醒了其开花的基因密码，到了冬天还开花也就有了可能。

树木在冬天开花，其实分为两种不同的情况：

一是反季节开花

反季节开花的情况比较少，但也并不十分罕见。比如正常情况下应当春天开花的树木，却在冬天现蕾。

其实，植物与人不同。在它们的世界里，并没有春夏秋冬和节气的概念。而是凭借本能，根据不同的温度、光照等条件，适时调节自身的状态罢了。

有时候，遇到气候特殊的年景。比如冬天里的某些时段一反常态，“温暖如春”。这就令植物受到了误导，以为适合开花的季节已经来临，于是分泌相关的激素物质，促进孕蕾。

就以我家附近校园中的樱花树为例。虽然它们是春天一季花的品种，但每当秋冬气候反常，骤然变暖时，也经常会冒出一些零星的花朵，只是没有春花那样繁多和整齐。

二是冷季型树木正常的开花习性

并非所有的植物都喜欢温暖，在春夏开花。其中有少部分比较特殊的植物品种，属于冷季生长型。它们热天往往处于蛰伏状态，而重要的繁殖活动，却在冷凉季节进行。

如梅花、腊梅，就是典型的冬天开花植物。还有一些品种，像茶花、铁筷子、某些龙胆等，也在冷季十分活跃，冬天或早春开花，属于正常的习性范围。

总之，冬季开花现象并不奇怪。但在迷信之风盛行的古代，有人会据此穿凿附会，做出一些玄奥的解释。而今，我们既然懂得了其中的科学原理，不必对此过于诧异。

为何植物到一定季节才会开花

因为到了特定的季节,有它诱发和促进花芽分化的最适宜温度和光照.所以季节的变化会影响植物的开花.因此现在有了控制开花的方法,一些是用化学药物,大多数还是用了物理手段,也就是改变环境的光照强度和光周期和温度。①开花是植物生命中非常重要的一个环节，标志着植物已进入繁殖期。然而，植物在开花时有自己的临界温度指数和临界积温指数。例如，一般木本植物的临界温度指数为6~10°C。换句话说，当两者都满足要求时，即使是冬眠中的植物也会醒来并做出反应-发芽、展叶、开花和结果。 此外，各种植物在开花时对日照的要求也不同。有些花朵需要超过一定的日照极限才能开花，这被称为“长日照植物”；有些花朵只有在短于一定日照极限时才会开花，这被称为“短日照植物”。在自然界中，阳光较短的植物在早春或秋季开花，而较长的开花时间较长。

拓展资料

①并不是所有的植物都开花了。只有高等种子植物(裸子植物和被子植物)通过开花产生种子。大量的孢子植物不会开花，而是通过分裂孢子进行繁殖。例如，所有种类的藻类、真菌(蘑菇)、苔藓、地衣和蕨类植物都不是开花植物。补充：上面提到的爬山虎和无花果都是开花植物，但它们的花有的很小，有的藏在种皮里，呈水果状，不容易被我们利用。

②植物开花是为了结果和繁殖。花的结构基本相同，由密集的萼片、花瓣和雄蕊组成的圆圈组成。萼片与茎相连，通常是绿色的，包裹和保护花蕾，直到花朵开放。当种子成熟时，它们落入合适的土壤并长出新的植物。 应该说，并不是所有的花都是每年开花的，都有自己的习性。 这是自然界生物循环的结果。种子在土中孕育，就是为了突破大地，迎接蓝天下的臂弯阳光。