【种子萌发】种子怎么发芽？

正在发芽的绿豆种子。

植物的种子看起来平淡无奇，但却拥有惊人的超能力。干燥状态下可以储存几年的能量，环境条件合适的话，会突然释放能量以供发芽。最著名的例子发生在美国死谷国家公园，在干燥炎热的沙漠中保存了几十年的种子在雨后突然发芽，几个月后美丽的花朵绽放。

种子保存完全形成的胚胎，只有在适当的条件下才能继续生长。种子的发芽由多种植物激素控制，对这种激素的研究一直是热点，但研究人员对其发挥作用的过程知之甚少。种子的能量是如何利用的？如何尽快有效地进行能量代谢？

最近，德国明斯特大学领导的国际研究小组研究了种子萌发过程中的能源代谢问题。他们利用新的荧光生物传感器，在活种子细胞中观察到能量代谢和依赖硫的氧化还原代谢。结果表明，种子接触水几分钟后，能量代谢就能成立。植物细胞的线粒体激活种子的呼吸作用，硫醇氧化还原开关对能量的有效释放起着核心作用。相关论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

项目负责人明斯特大学的Markus Schwarzlander教授说：“通过观察种子发芽控制的早期过程，我们可以更好地了解诱导种子发芽的机制。”未来，我们可以考虑在作物生物技术中如何使用这种开关。这些发现对农业发展有积极的影响。——一方面有助于种子尽可能长时间地保持发芽活力，另一方面也有助于种子同时发芽。" "

荧光显微镜观察到的发芽中的种子。

为了观察能量代谢中发生的活动，研究人员在显微镜下观察了细胞内能量的通用货币——ATP和线粒体中的电子能量——NADPH，并比较了干燥和“吸收”的苔原种子。

为了确定氧化还原开关开始种子发芽的重要性，研究人员使用遗传学方法停用了某些蛋白质，然后比较了改良前后的种子反应。实验室发现，通过人工老化种子，如果种子缺乏相关蛋白质，发芽活性就会大大降低。

之后，研究人员分析了氧化还原蛋白质组，分离出激活的线粒体，迅速冷冻，直接研究了这一过程的发生状态。然后，研究人员使用质谱鉴定了对能量代谢的资源效率至关重要的半胱氨酸肽。

“这个过程可以与大城市的交通控制系统相比较。在高峰期(即发芽期)开始之前，硫醇氧化还原开关可以打开信号灯和行车路径系统。”这篇论文的主要作者Thomas Nietzel解释道。

编译：花审稿人：aman责任系列：雷新宇

经常出版物来源《美国国家科学院院刊》

定期编号：0027-8424

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