生长& Development

苋菜家族中“婴儿植物”的形状表明适应极端栖息地

适应极端栖息地开始于种子。

植物在策略方面非常出色。一些植物尽可能多地生产,而其他植物则更为保守,并产生更少但更大的种子。生活在遇到严重干旱或盐度的极端栖息地的植物与其他植物物种的竞争较少,而不是在富裕的草地或森林中。虽然研究人员真的很喜欢 比较种子数量和尺寸 要了解不同的策略,它可能无法完全捕捉工厂的种子如何适应环境。苋菜家族的一些植物(Amaranthaceae.)在极端栖息地(例如,沙漠,盐场),但之前的研究并没有发现对比栖息地之间的种子大小的差异。 

弗莱普博士弗兰迪尔博士 来自皇家植物园,Kew和Ludwig Maximilian大学慕尼黑皇家植物园的植物园和同事 从Amaranth家族(Amaranthaceae)的87种,测量和解剖数千种种子。 Vandelook及其同事确定了四种不同的胚胎类型(环形,弯曲,马蹄形和螺旋盘绕),发现种子和胚胎形态特性和光合作用类型(C3 and C4)与极端环境相关联。大多在极端环境中增长的物种发芽较快,胚胎较大(带有更多的营养组织)。 

Vandelook和同事收集了种子 Kew的千年种子银行 来自苋菜家族的84种,来自不同的栖息地和气候。从每种物种,40-100种种子用于测量萌发速度,根本在两个温度下(20℃和25℃)下的子叶长度比。对于显微镜切片,将种子被解剖,以5-10μm的厚度和胚胎的表面积切割– if present –周围的营养组织(perisperm.通过图像分析测量。研究人员收集了关于光合作用的信息(C3 or C4),栖息地(盐水或不),分布栖息地的结肠机(鲁道艺;是或否),成人寿命(年度,短期或长期寿命)和每种物种的最大植物高度。使用系统发育学,研究人员在胚胎类型和种子中存在进化信号。

弯曲胚胎 Salicornia 植物,环形胚胎来自 巴西斯西亚斯科帕里亚, 马蹄形胚胎来自 Krascheninnikovia lanata. 来自a的螺旋胚胎 Suaeda. 植物。来源:胚胎图片来自 Vandelook等。 (2021) 和wikimediacommons或canva

在胚胎类型中存在系统发育信号,种子质量和胚胎到种子尺寸比表明这些角色与栖息地盐度,光合型和虚张性相关。有四种不同类型的胚胎形状:环形(环形),弯曲,马蹄形和螺旋卷绕。大多数胚胎具有环形形状–这可能是苋菜家族中的祖先形状–虽然马蹄形只在三种物种中被发现。 

“来自c的种子4 植物,适应在炎热和干燥的环境中生长,随着Perisperm的量减少而发芽较快,而C的弱相反模式3 植物,“Vandelook和同事写道。 

“同样,对于生长盐水栖所生长的植物,当胚胎的比例较高时,种子发芽更快,而在非盐水栖息地的植物中观察到相反的关系。”

虽然只有三种物种螺旋卷绕胚胎,但研究人员建议那些种子可以在迅速发作时发芽非常快。含有营养组织的较大胚胎可以提供更好的机会,为压力采用而培养并迅速发芽4 species. 

苋菜是一个重要的粮食作物 (伪)种子含有比小麦,米或玉米更多的蛋白质,甚至可以享受 爆米花。本研究表明,剖检种子和看着胚胎形态可以揭示苋菜家族内的独特改编。 

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