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種子如何識別季節(jié)破土而出

發(fā)表時間：2018/5/10 9:03:09  瀏覽次數(shù)：2921

紐約大學(xué)和?？巳卮髮W(xué)的科學(xué)家們在一項種子研究中發(fā)現(xiàn)：種子的萌發(fā)除了自身要具有健全的發(fā)壓力以及解除休眠期以外，也需要具備記憶力和學(xué)習(xí)能力。種子的母株會對溫度形成長期記憶，并教會種子識別季節(jié)，選擇合適的時機破土而出。這項研究是關(guān)于母株如何利用它們對季節(jié)的記憶來教會種子在最適合的季節(jié)破土而出。

紐約大學(xué)生物系新型農(nóng)產(chǎn)品中心（CNAP）的伊恩·格雷厄姆教授領(lǐng)導(dǎo)該研究項目，他與?？巳卮髮W(xué)的科學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)母株能夠感知溫度并對溫度形成長期記憶。

以擬南芥作為研究對象，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)其對溫度的記憶能夠幫助它們的后一代種子確定發(fā)芽時間以及改動發(fā)芽率，以確保擬南芥的生長發(fā)育和季節(jié)相協(xié)調(diào)。

如果母株遇到了溫暖的氣溫，就會產(chǎn)生更多的蛋白，這種蛋白叫開花基因（FT），還能夠抑制單寧的產(chǎn)生，使種子的種皮更薄更易透水。這意味著他們很快就要發(fā)芽了。

相反，如果母株在開花之前遇到了較冷的氣溫，它就會產(chǎn)生較少的開花基因和較多的單寧。種子的種皮就會變厚而且透水能力變差，發(fā)芽推遲。通過這樣的方式母株就可以操控一年里種子發(fā)芽的最佳時機。

現(xiàn)在的氣候變化嚴(yán)重影響了植物發(fā)芽的理想條件，更好地了解母株和它們的種子的溝通方式，將有助于科學(xué)家們優(yōu)化農(nóng)作物種子的質(zhì)量。

GNAP的研究人員測量了種子內(nèi)部控制種子萌發(fā)的激素，但是，它們發(fā)現(xiàn)來自母株的信號比其他因素更重要。

這項研究得到了生物技術(shù)和生物科學(xué)研究理事會（BBSRC）以及皇家學(xué)會的資助，該研究對于幫助科學(xué)家和種植者了解作物應(yīng)對氣候和溫度的變化，從而提高作物產(chǎn)量具有重要意義。研究成果發(fā)表在《國家科學(xué)院學(xué)報》上（PNAS）。

格雷厄姆教授說：“這項研究說明，生長條件在整個植物生命周期內(nèi)的重要性。對農(nóng)作物來說，它凸顯出不良的環(huán)境條件會對種子質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響?！?

諾維奇市約翰·英納斯中心的史蒂芬·潘菲爾德博士表示：“通過了解母株利用溫度信息來影響種子活力的事實，我們可以制定一項育種戰(zhàn)略，培育出能夠適應(yīng)氣候變化的種子。

開花基因是是一種控制長日照植物開花的基因。這項研究還表明，這種蛋白對種子休眠和發(fā)芽的影響是相互獨立的。