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解锁长寿密码:对抗水稻种子老化的“分子盾牌”

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种子是农业的“芯片”,却也是极其脆弱的“芯片”。全球每年约有25%~33%的种子因贮藏过程中的老化而失去活力,造成的损失超过数十亿美元。

不同物种的种子寿命差异。中国农科院水稻所供图

9月5日,中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室研究员张健团队在国际期刊《科学—进展》(Science Advances)发表了研究成果。该研究成功克隆到调控水稻种子寿命的关键基因SL6,并揭示其调节种子脂肪酸组分,抑制膜脂过氧化,从而延长种子寿命的分子机制。

种子世界里悬殊的生命年轮

论文通讯作者张健介绍,种子在成熟后期干燥后会进入休眠状态,可在较长时间里保持活性,被认为是植物维持繁衍的重要机制。然而,储藏过程中,即便轻微的代谢活动就会使种子发生老化,逐渐丧失活力。

由于种子寿命评价指标复杂、研究周期长,种子寿命调控基因(尤其是自然变异的基因型)鲜见报道,遗传机理不明。如何延长种子寿命,一直是种业领域的“卡脖子”难题。

“因生长环境、贮藏环境、种子形态和内含物组分等差异,不同物种的种子寿命存在巨大的差异。”张健说,生长在喜马拉雅南麓的婆罗双的种子寿命仅有几周的时间;而同为豆科植物,花生和大豆的种子寿命约1~2年,绿豆的寿命则可长达5年左右。

而常见的禾谷类作物,如水稻、小麦和玉米的种子寿命在2~5年之间。我国辽宁省普兰店出土的睡莲种子在保存1300多年后仍能保持发芽能力,而在黑海附近出土的海枣种子寿命甚至高达2000多年。“每一粒种子中都隐藏着沉睡与凋零的生命密码。”张健强调。

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