植物种子在水分、温度等条件适宜的情况下发芽,在这个过程中,种子内一些化学物质的代谢会变得活跃。如何控制植物种子发芽以及物质代谢活动,成为全球生物技术专家高度关注的前沿课题。 日韩发现唤醒种子基因 日本科学家最近找到了一种基因,它能加速种子内化学物质代谢的进程,使种子从沉睡中苏醒。植物体内有一种叫做脱落酸的植物激素,它能使植物叶子脱落,促使植物进入休眠状态。种子休眠时,这种植物安眠药开始在种子内积蓄,种子吸水后,积蓄的脱落酸代谢分解,种子很快就发芽了。此前研究显示,一种羟化□能在脱落酸代谢过程中使其碳链上第8个碳原子中的甲基羟化,从而使脱落酸失去活性。
在这项新研究中,理化研究所植物科学研究中心科学家利用拟南芥为实验材料,著手寻找编码合成脱落酸羟化□的基因。他们发现,基因CYP707A的4个亚型与这种羟化□的合成相关。在这4个基因中,只有CYP707A2在种子发芽时表达特别活跃,缺乏该基因的种子睡得格外沉,迟迟不见发芽。科学家由此认定,CYP707A2基因就是解除种子休眠状态的钥匙。
今年4月初,韩国一家从事农业化工产品生产的企业东部韩农化工公司宣布,该公司的科研人员日前发现了可以促使植物种子发芽的遗传基因(MDmads14,MdMADS16),并已申请了国家专利。
据介绍,这些遗传基因是在苹果的雌蕊中发现的。调节这些遗传基因可以将种子发芽的时间提前,从而可以缩短人参之类发芽所需时间较长的作物的栽培时间。东部韩农化工公司认为,这可以提高作物种子的发芽率,并提高作物的产量。据悉,这一研究项目历时3年,总投资为2亿多韩元。该科研小组将向美国遗传基因银行提供这些遗传基因的有关信息。
解决重要农业课题 调节种子发芽时间是全球关注的重要农业课题。以小麦为例,有时候因为天气原因,麦穗上的麦粒在收割前会一齐发芽,麦粒中储存的淀粉、蛋白质被分解,质量大大降低。
参与研究的科学家推测,拟南芥以外的植物体内也存在CYP707A亚型的基因,如果能开发出抑制CYP707A2基因活性的物质,就能攻克上述难题。另外,脱落酸还是植物针对干旱、低温等产生适应性反应的信号物质,科学家计划从基因水平上调节植物合成脱落酸的量,培育抗旱耐低温的新品种。而韩国发现的MDmads14,MdMADS16遗传基因也可能存在于其他水果和经济作物种类中,这将有利于带动这些作物育种、栽培等系列技术的提升。