西北工大四川农大合作发现亲本植株荫蔽调控种子萌发

来源：植物科学最前沿

种子萌发受一系列内源因子和外源环境因素的精密调控，是植物生命周期中最重要阶段之一。荫蔽、盐碱、干旱以及极端温度等一系列非生物逆境严重影响着这一过程。在种子萌发领域，绝大多数研究都侧重于内源因子或环境信号在种子萌发过程中的作用，但对亲本发育环境（尤其是种子发育期间的环境）对随后种子萌发的影响机制还所知有限。生态学领域的研究表明，亲本生存环境能够影响种子的生物学性状，如种子大小、种皮结构以及种子休眠与萌发等。然而，这些研究更多地关注亲本生存环境影响种子性状的生态学意义，较少涉及其具体的生理及分子调控机制。

近日，西北工业大学生态环境学院舒凯教授和四川农业大学杨文钰教授合作在Journal of Experimental Botany在线发表了题为“Shading in mother plant during seed development promotes subsequent seed germination in soybean”的研究论文，初步揭示了种子发育期间的荫蔽环境影响随后种子萌发的生理及分子机制。

研究发现，在玉米-大豆间作种植系统中，大豆冠层光合有效辐射以及红光与远红光的比值均有不同程度的下降，导致大豆受到荫蔽胁迫。而间作大豆种子的萌发速率较净作大豆种子快，且萌发期间的抗逆性更强；进一步生理测定结果表明，间作大豆种皮厚度以及种皮中不可溶性原花青素含量与净作大豆无明显差异，而种皮中可溶性原花青素则显著降低；且间作大豆种子中α-亚麻酸和油酸含量显著降低，亚油酸显著增加。qPCR及激素含量分析表明，间作大豆种子中ABA含量降低，活性GA4含量升高。因此，本研究发现亲本植株受到荫蔽会影响到种子中原花青素、相关脂肪酸和关键植物激素的合成，进而促进随后的种子萌发。

硕士生陈锋、周文冠与本科生尹晗为论文共同第一作者，研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划等资助。西北工业大学王堃、邱强教授在生信及数理统计方面给予了大力帮助，四川农业大学任万军教授在本文气象数据收集方面提供了大力支持。