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种子如何识别季节破土而出

发表时间:2018-5-10 9:03:09  浏览次数:2431


纽约大学和埃克塞特大学的科学家们在一项种子研究中发现:种子的萌发除了自身要具有健全的发压力以及解除休眠期以外,也需要具备记忆力和学习能力。种子的母株会对温度形成长期记忆,并教会种子识别季节,选择合适的时机破土而出。这项研究是关于母株如何利用它们对季节的记忆来教会种子在最适合的季节破土而出。

纽约大学生物系新型农产品中心(CNAP)的伊恩·格雷厄姆教授领导该研究项目,他与埃克塞特大学的科学家合作,发现母株能够感知温度并对温度形成长期记忆。

以拟南芥作为研究对象,科学家们发现其对温度的记忆能够帮助它们的后一代种子确定发芽时间以及改动发芽率,以确保拟南芥的生长发育和季节相协调。

如果母株遇到了温暖的气温,就会产生更多的蛋白,这种蛋白叫开花基因(FT),还能够抑制单宁的产生,使种子的种皮更薄更易透水。这意味着他们很快就要发芽了。

相反,如果母株在开花之前遇到了较冷的气温,它就会产生较少的开花基因和较多的单宁。种子的种皮就会变厚而且透水能力变差,发芽推迟。通过这样的方式母株就可以操控一年里种子发芽的最佳时机。

现在的气候变化严重影响了植物发芽的理想条件,更好地了解母株和它们的种子的沟通方式,将有助于科学家们优化农作物种子的质量。

GNAP的研究人员测量了种子内部控制种子萌发的激素,但是,它们发现来自母株的信号比其他因素更重要。

这项研究得到了生物技术和生物科学研究理事会(BBSRC)以及皇家学会的资助,该研究对于帮助科学家和种植者了解作物应对气候和温度的变化,从而提高作物产量具有重要意义。研究成果发表在《国家科学院学报》上(PNAS)。

格雷厄姆教授说:“这项研究说明,生长条件在整个植物生命周期内的重要性。对农作物来说,它凸显出不良的环境条件会对种子质量产生负面影响。”

诺维奇市约翰·英纳斯中心的史蒂芬·潘菲尔德博士表示:“通过了解母株利用温度信息来影响种子活力的事实,我们可以制定一项育种战略,培育出能够适应气候变化的种子。

开花基因是是一种控制长日照植物开花的基因。这项研究还表明,这种蛋白对种子休眠和发芽的影响是相互独立的。