作者：ChatGPT 植物生活在不斷變化的環境中，必須迅速適應各種生物與非生物因素。 CLE肽是植物中一種重要的信號分子，它們在植物與環境互動中扮演關鍵角色。 什麼是CLE肽？ CLE肽（CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-related peptides）的名稱來源於最初在植物中發現的兩個基因： CLAVATA3 ( CLV3 ) 和 EMBRYO SURROUNDING REGION ( ESR )。這些基因編碼的肽類分子在植物的發育過程中起著重要的調節作用。 CLAVATA3 ( CLV3 )：這是在阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）中最早被發現的 CLE 基因之一，缺少它會使植物有一個膨大的頂端分生組織，看起來很像一根棍子，所以被命名為clavata。 CLV3 與其受體形成的複合物的交互作用對於維持植物分生組織（植物的幹細胞）的正常功能非常重要。 EMBRYO SURROUNDING REGION ( ESR )：這類基因最初是在玉米（ Zea mays ）的胚胎周圍區域發現的。它們在植物早期胚胎發育過程中發揮作用。 CLE肽通常被認為是一類小分子信號肽，大約12-13個胺基酸，它們在植物體內透過特定的受體進行細胞間通訊，從而調控包括分生組織維持、器官形成和應對環境壓力等多種生理過程。CLE肽的命名反映了它們在這些基因中的起源和功能。 某些CLE肽在乾旱條件下表達增加，協助植物通過控制氣孔的開合來減少水分流失。研究顯示，在阿拉伯芥（Arabidopsis）和蘋果（apple）幼苗中，乾旱會導致包括 AtCLE9 、 AtCLE25 和 MdCLE4/5 在內的數個 CLE 基因表達量的改變。特別地， AtCLE25 在擬南芥根部檢測到水分下降時被活化，並通過輸導系統運輸到葉子中，進而觸發一個信號路徑，導致聚集了ABA（脫落酸），從而導致氣孔關閉，減少蒸散作用下的水分流失。這顯示了 AtCLE25 是一個調節對根部水分狀態反應的植物生理適應的系統性信號路徑的一部分。另一個在乾旱誘導下表達的CLE肽是 AtCLE9 ，它在氣孔中表現，其應用或過度表達會導致葉子中氣孔的閉合，從而提高植物對乾旱壓力的抵抗力。 當植物遇到氮、磷或其他養分缺乏時，不同的CLE肽會被激活，幫助植物調整
梅花。圖片來源： 維基百科 為了適應季節性氣候變化，許多植物會在經歷了冬季的持續低溫後，才獲得開花的能力（稱為春化）。這是一種避免在不利的寒冷條件下開花的策略，以確保繁殖成功。春化後，植物會記住這種冷凍狀態，即使溫度上升，這種記憶也會被保留，直到適合開花的春季到來。 這個過程是通過一種稱為表觀遺傳調控（epigenetic regulation）的方式進行的。在遺傳學中，表觀遺傳是指遺傳信息以外的遺傳調控機制，通常涉及DNA和蛋白質（如組蛋白）的化學修改。這些修改會影響基因的活性，但不會改變DNA序列本身。春化作用中的表觀遺傳調控涉及長期冷暴露導致某些重要基因被抑制或活化，這些基因通常與開花時機的調控有關。 具體來說，阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）的FLC基因在冷暴露前處於高活性狀態，參與這一過程的是各種稱為染色質修飾因子的蛋白質，包括組蛋白乙酰轉移酶、甲基轉移酶、組蛋白去乙酰酶和Polycomb群體（PcG）因子等。這些蛋白質通過修改 FLC 基因附近的染色質來調控其表達。 在冬季低溫之前， FLC 基因區由於組蛋白H3第4和第36個離氨酸的甲基化（H3K4me3和H3K36me3）而處於一個高度活躍的狀態。這意味著它的染色質結構是放鬆的，容易被轉錄。在冬季低溫條件下， FLC 基因所在的染色質區域會發生狀態轉換，從高活性狀態轉變為Polycomb抑制狀態。這是由於VIN3的蛋白質的誘導。VIN3與Polycomb Repressive Complex 2（PRC2）相互作用，導致 FLC 基因附近染色質上的特定組蛋白（如H3K27）發生三甲基化（H3K27me3），於是染色質結構變得緊密，從而抑制 FLC 基因的表達。 回暖後，VIN3蛋白質會迅速降解，但 FLC 基因上的H3K27me3標記仍被保留。這種表觀遺傳的「冬季記憶」確保了 FLC 基因在冬季後仍然被抑制， 總的來說，這個研究顯示了植物如何通過複雜的表觀遺傳機制記住冬季的低溫經歷，並利用這種記憶來確保在春季適當的時機開花。這不僅是一個有趣的生物學現象，也對我們理解植物適應環境變化的方式提供了重要的洞見。 參考文獻： Gao Z, He Y. Molecular epigenetic understanding of winter memory in Arab