夏日睡眠：种子如何休眠以对抗恶劣条件

植物是一种多才多艺的生物，它们已经发展出了适应不同环境的非凡策略。其中一种策略是种子休眠，这是一种适应，即使在最佳条件下，当随后的幼苗发育具有高风险时，也会暂时阻止有活力的种子发芽

在像塞浦路斯这样的地中海气候中，夏季可能过于恶劣，温度非常高，地形干燥。在这些地区，在夏季发芽会使幼苗面临潜在的致命条件。阿拉伯锥虫的一个塞浦路斯特有亚种已经形成了一种迷人的适应能力，可以在炎热干燥的夏季之前或期间阻止种子发芽

Zsuzsanna Mé；rai是Liam Dolan小组的博士后研究员，曾在GMI的Ortrun Mittelsten Scheid小组工作，现在在他们发表在《当代生物学》上的研究中描述了这种适应的分子基础

去年，Zsuzsanna Mé；rai介绍，直接光照可抑制阿拉伯硫蛋白瘤种子的萌发。在他们的新研究中，该团队研究了光照是否会导致发芽的长期抑制，即二次休眠

有趣的是，研究小组发现二次休眠取决于每天的光照时间。Mé解释道：“这种机制很有道理：白天的长度比温度或湿度要稳定得多，而温度或湿度可能会在一天到另一天之间发生显著变化。”；rai。事实上，夏天的白天会变长，这导致种子暴露在阳光下的时间更长

“硫蛋白瘤种子利用这些信息在早春发芽，此时天气条件对幼苗发育非常理想，”Mé；赖说。“当白天变得太长时，这向种子发出信号，表明夏天即将到来，它们不应该再发芽了。”

研究人员发现，每天将种子暴露在16小时的光照下，即使在没有光照的情况下，也会长期抑制发芽。“即使我们把种子放回黑暗的条件下，它们也不会发芽，因为它们会记得当时的条件不利于发芽，”Mé；rai总结道

虽然二次休眠是一种已知的现象，但尚未描述如何在分子水平上诱导这一过程。通过筛选无法建立二次休眠的突变种子库，研究人员确定蛋白质RGL2是建立二次睡眠的主要调节因子

“RGL2基因突变的种子仍然受到光的抑制，但只是短期的。缺乏RGL2，次级休眠诱导失败，”Mé解释道；rai。为了更好地理解这一过程，研究人员研究了哪些途径受到RGL2的调控。

“我们鉴定了3.300个与次生休眠相关的基因，包括上调的促休眠基因和下调的休眠负调控基因，”Mé；rai补充道

先前的研究表明，休眠是由一种名为脱落酸（ABA）的促进休眠的植物激素和一种名为赤霉素（GA）的抑制休眠激素之间的相互作用引起的。正如预期的那样，研究人员观察到RGL2在暴露于光照的种子中抑制GA的产生并增加ABA的生物合成

然而，该小组有了一个惊人的发现：只有一种激素对诱导二次休眠至关重要。“我们发现，人工降低GA水平会诱导种子休眠，而增加ABA水平则不会，”Mé；赖解释道

这些结果揭示了一些植物如何适应其发芽模式，以避免恶劣的夏季条件，这一过程与光诱导发芽的典型模型相反。“一些植物似乎调整了发芽以适应特定的气候，”Mé；rai指出

有趣的是，研究小组发现，夏季的高温和干旱是使种子退出休眠状态的关键因素。Mé解释道：“通过将种子脱水到40度以上的温度来模拟夏天，可以缓解休眠，这样种子就可以在条件可能再次有利的时候发芽。”；rai

研究人员打算研究其他植物是否使用类似的系统来适应恶劣的气候。如果是这样的话，它们的发现可能会对作物播种产生重要影响，并为其他物种的发芽适应工程开辟一条潜在的道路；rai。他补充道：“我们的发现可以应用于生产更适应温暖气候和持续上升的温度的新作物。”