種子在植物生命周期中發揮著重要作用,而種子壽命是決定能否長期儲存的關鍵因素。蓮子具有極強的生命力,能夠在自然環境中的泥碳層存活千年,并在適宜條件下萌發。然而,以往研究聚焦于生理結構和生化組分對蓮子壽命的影響,但自然儲藏狀態下蓮子保持生命力的內在分子機制尚不清晰。
中國科學院武漢植物園的科研人員在生理、生化和分子水平探討了蓮子長壽現象的內在機制。研究表明:蓮子的果皮結構堅固,富含類黃酮和多酚等多種抗氧化劑,具有較高抗氧化活性,是保護蓮胚組織的重要屏障;富含淀粉的子葉作為蓮子的主要組分,為蓮子的長期儲存和萌發提供了能量保障;蓮子心具有獨特的葉綠素保留機制,為蓮子萌發后快速進行光合作用并獲取能量提供了條件;自然老化(古蓮子)和人工加速老化實驗分析發現,參與蛋白質翻譯后修飾的熱休克蛋白HSP基因轉錄豐度的下調是蓮子活力降低的重要標志;蓮基因組中,參與種子成熟和防御反應的相關基因數量出現擴張,這或是蓮對長期不利儲存條件的適應性進化。
上述成果豐富了科學家對蓮子長壽內在機制的認知,并為延長其他作物種子的儲存期和壽命提供了新思路。相關研究成果以Unveiling the secrets of lotus seed longevity: insights into adaptive strategies for extended storage為題,發表在《實驗植物學雜志》(Journal of Experimental Botany)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院相關項目、湖北省支持種業高質量發展資金項目的支持。
論文鏈接
蓮子果皮的顯微觀察和蓮子老化轉錄組分析
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