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種子如何識(shí)別季節(jié)破土而出
發(fā)表時(shí)間：2018/5/10 9:03:09 瀏覽次數(shù)：3033
紐約大學(xué)和埃克塞特大學(xué)的科學(xué)家們?cè)谝豁?xiàng)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(huì)對(duì)溫度形成長(zhǎng)期記憶，并教會(huì)種子識(shí)別季節(jié)，選擇合適的時(shí)機(jī)破土而出。這項(xiàng)研究是關(guān)于母株如何利用它們對(duì)季節(jié)的記憶來教會(huì)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(xiàng)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(duì)溫度形成長(zhǎng)期記憶。
以擬南芥作為研究對(duì)象，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)其對(duì)溫度的記憶能夠幫助它們的后一代種子確定發(fā)芽時(shí)間以及改動(dòng)發(fā)芽率，以確保擬南芥的生長(zhǎng)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(huì)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(huì)產(chǎn)生較少的開花基因和較多的單寧。種子的種皮就會(huì)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(shí)機(jī)。
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(cè)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(hào)比其他因素更重要。
這項(xiàng)研究得到了生物技術(shù)和生物科學(xué)研究理事會(huì)（BBSRC）以及皇家學(xué)會(huì)的資助，該研究對(duì)于幫助科學(xué)家和種植者了解作物應(yīng)對(duì)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(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上（PNAS）。
格雷厄姆教授說：“這項(xiàng)研究說明，生長(zhǎng)條件在整個(gè)植物生命周期內(nèi)的重要性。對(duì)農(nóng)作物來說，它凸顯出不良的環(huán)境條件會(huì)對(duì)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(shí)，我們可以制定一項(xiàng)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(zhǎng)日照植物開花的基因。這項(xiàng)研究還表明，這種蛋白對(duì)種子休眠和發(fā)芽的影響是相互獨(dú)立的。