生物鐘通過感知及預測光溫等環境因子的晝夜節律性變化動態，協調細胞生理、代謝活動和多種發育過程，在時間維度為植物生長與發育提供了適應性優勢。生物鐘系統包括感知外界環境信號的輸入途徑、整合環境因子晝夜節律性動態變化的中央振盪器、以及調控生長與代謝晝夜節律性的輸出途徑。因此，瞭解植物生物鐘如何響應溫度變化對於理解植物對環境的響應至關重要。
2020年4月15日，Nature Plants 在線發表了西班牙農業基因組學研究中心（CRAG） Paloma Mas研究組題為“A mobile ELF4 delivers circadian temperature information from shoots to roots”的研究論文。該研究表明擬南芥中生物鐘核心元件EARLY FLOWERING 4（ELF4）從芽中移動到根中傳遞溫度信息以調節根的節律。
擬南芥的生物鐘的成分中，ELF4最初是通過其在光週期感知和晝夜節律中的作用被鑑定的。ELF4和ELF3及LUX 形成evening complex，該複合體調節植物生長並抑制節律基因表達。該複合體中任一成分的突變都會導致節律失常。
該研究首先發現植物芽和根中的節律的不同，與芽相比，根中的生物鐘的總體速度較慢並且相位延遲。進一步發現，與野生根相比，elf4-1突變體的CCA1和LHY啟動子活性及其mRNA表達受到抑制，而ELF4的過表達（ELF4-ox）延長了LHY :: LUC的時間，表明根中ELF4活性的增加使時鐘變慢。
進一步通過將ELF4-ox芽移嫁接到elf4-1砧木中（ELF4-ox（Sh）/ elf4-1（Rt）），結果顯示有效地恢復了根的生物節律。進一步通過實驗證明了ELF4基因的蛋白，而不是mRNA，是移動的信號。
最後，該研究發現ELF4移動不傳遞光週期信息，但是通過檢查不同溫度（28°C，18°C和12°C）對根的晝夜節律的影響，發現ELF4的運輸對於以依賴於溫度的方式控制根鐘的週期至關重要。研究表明低溫有利於ELF4移動性，導致根時鐘節奏緩慢，而高溫則降低移動速度，從而導致時鐘更快。
綜上所述，植物地上部分的ELF4感受溫度變動後移動到根中，控制根中的生物鐘，實現了芽與根的對話，而通過該機制，來自芽的溫度變化 信好就可以設定根的晝夜節律週期長度來應對環境的變化。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-020-0634-2
閱讀更多 普遍生物 的文章
