四季皆宜:生菜在炎热的天气中发芽

由加州大学戴维斯分校的植物科学家领导的一组研究人员,已经鉴定出一种莴苣基因和相关酶,在炎热的天气下可以阻止种子发芽,这一发现可能导致莴苣全年甚至萌芽。在高温下。

该研究还包括来自Arcadia Biosciences和Acharya N.G.的研究人员。印度兰加农业大学。

这一发现对加利福尼亚和亚利桑那州近20亿美元的生菜产业特别重要,这两个国家的生菜产量合计超过90%。研究结果在线发表在《植物细胞》杂志上。

该研究的主要作者,加州大学戴维斯分校戴维斯种子生物技术中心主任,肯特·布拉德福德说:“基因的发现将使植物育种者能够开发出可以在高温下更好地发芽并生长至成熟的生菜品种。”

他说:“由于这种抑制莴苣种子高温天气萌发的机制在许多植物物种中似乎很普遍,因此我们怀疑还可以对其他农作物进行改良,以提高其发芽率,”他说。 “随着全球气温预计将上升,这可能变得越来越重要。”

大多数生菜品种在春季或夏季初开花,然后掉下种子,这一特性可能与它们起源于地中海地区有关,该地区与加利福尼亚一样,夏季通常都比较干燥。多年以来,科学家观察到,内置的休眠机制似乎可以防止生菜种子在太热和太干而无法维持生长的条件下发芽。尽管这种自然发生的抑制作用在野外效果很好,但却是商业生菜生产的障碍。

四季皆宜:生菜在炎热的天气中发芽在加利福尼亚和亚利桑那州的生菜产业中,一年中每天都在某个地方种植生菜种子,甚至在9月在加利福尼亚帝国谷和亚利桑那州尤马附近,秋天的气温经常达到110度。

为了在这些炎热的气候下开始冬季作物的种子发芽,生菜种植者已开始通过洒水灌溉冷却土壤,或通过在凉爽的温度下预先浸泡并在播种前重新干燥来引发种子发芽—昂贵但并不总是成功的方法。

在这项新研究中,研究人员转向生菜遗传学,以更好地了解与温度相关的控制种子萌发的机制。他们在商业生菜品种的野生祖先中确定了6号染色体区域,该区域可使种子在温暖的温度下发芽。当该染色体区域进入栽培的莴苣变种时,这些变种就具有在温暖的温度下发芽的能力。

进一步的基因作图研究集中在一个特定的基因上,该基因控制着一种叫做脱落酸的植物激素的产生,而脱落酸被认为可以抑制种子发芽。当种子在温暖的温度下暴露于水分时,新鉴定的基因在大多数生菜种子中“打开”,从而增加了脱落酸的产生。但是,在研究人员正在研究的野生祖先中,该基因在高温下不会打开。结果,不会产生脱落酸,种子仍然可以发芽。

研究人员随后证明,它们可以使栽培的莴苣品种中的发芽抑制基因“沉默”或突变,从而使这些品种即使在高温下也可以发芽和生长。

这项研究的其他研究人员包括:加州大学戴维斯分校植物科学系的博士后研究员霍强强和研究员Peetambar Dahal。 Acharya N.G.的Keshavulu Kunusoth印度兰加农业大学;和Arcadia Biosciences的Claire McCallum,他们为莴苣品系提供了目标基因的变体,以帮助确认研究结果。

该研究的资金由美国农业部提供–国家粮食与农业研究所和国家科学基金会。



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