粮食增产有望了!中科院发现“茉莉酸开关”,或能控制种子大小

B站影视 韩国电影 2025-09-20 23:21 1

摘要:最近中国科学院西双版纳热带植物园的团队在《植物细胞》上捅破了层窗户纸,一种叫茉莉酸的植物激素,像个精准的调节器,悄悄控制着种子的大小。

虽然大部分人都吃过大米,但应该没多少人见过30公斤重的种子。

非洲塞舌尔的海椰子,一颗种子比行李箱还沉,而我国南方的斑叶兰,一万粒种子凑一起才抵得上一粒芝麻。

同样是种子,体型能差出上亿倍,这可不是随机长的,背后藏着植物的生存智慧,更关系到我们的饭碗。

最近中国科学院西双版纳热带植物园的团队在《植物细胞》上捅破了层窗户纸,一种叫茉莉酸的植物激素,像个精准的调节器,悄悄控制着种子的大小。

而这个发现不光解了自然界的谜,说不定还能帮水稻、小麦长得更饱满。

种子的大小,从来都是生存选择题的答案,在自然界里,大种子和小种子走了两条截然不同的路,没有对错,只有适配。

大种子走的是稳扎稳打路线,就说海椰子,它只长在塞舌尔的小岛上,生境狭窄、更新慢,根本经不起广撒网的折腾。

于是它把所有资源都堆进种子里,30公斤的巨无霸里全是养分,哪怕发芽要等好几年,哪怕一次只结几颗,也能保证幼苗在竞争中活下来。

在生物学上,这叫叫K选择策略,主打一个少而精。

小种子则是人海战术的高手,斑叶兰生活在潮湿的林下,风一吹就能把种子带向远方。

它的种子轻得几乎没有重量,一次能结上万粒,哪怕99%都没机会发芽,只要有1%落到合适的地方,就算成功,这就是R选择策略,靠数量换概率。

对人类来说,这道选择题直接变成了饭碗题,小麦籽粒饱不饱满、水稻千粒重多高,都是决定产量的关键。

同样一亩地,千粒重高的水稻能多收百十斤,这就是为什么育种家们总在跟种子大小死磕,那是因为它藏着粮食安全的密码。

种子的大小不是一开始就这么多样的,而是熬了几亿年的进化修炼。

大约3.6亿年前,裸子植物先发明了种子,但那时的种子是裸奔状态,比如松树的球果,种子直接暴露在外面,风吹雨打、虫子啃咬,存活率低得可怜。

直到1.3亿年前被子植物出现,种子才穿上了保护壳(果皮),这是场关键的生存升级,果皮既能防干旱、挡病虫害,还能靠酸甜的果肉吸引动物帮忙传播。

有了保护壳兜底,种子才有了调整大小的资本,有的植物往大了走,靠充足养分拼竞争力;有的往小了走,靠轻便拼传播范围。

就像动物演化出飞、跑、游的不同技能,种子也靠大小分化出了不同的生存赛道。

但环境只是指挥棒,真正决定大小的则是基因和激素,比如同样种在田里的水稻,有的穗大粒满,有的瘪瘪小小,这就是基因在起作用。

而激素,就是基因之间的传令兵,在母株和种子之间传递信号,决定养分该多给还是少给。茉莉酸,就是最近被揪出来的关键传令兵。

以前科学家就知道茉莉酸能帮植物抗病虫害,没想到它还是种子大小管理员,中科院的团队用拟南芥做实验,终于扒懂了它的调控剧本。

这个剧本里有四个关键角色,COI1是茉莉酸的专属接收器,就像细胞里的侦探,一碰到茉莉酸就会报警,JAZ就是抑制开关,平时会按住种子的生长信号,不让它乱长。

SOD7是刹车手,是专门抑制促进生长的基因,KLU则是油门手,能催着种子细胞分裂,让种子变大。

它们的配合流程特别精准,简单来说,当茉莉酸找到COI1并结合,侦探立刻激活,把JAZ这个抑制开关关掉。

JAZ一失效,SOD7这个刹车手就开始工作,死死按住KLU的油门,与此同时,还有个叫MYC2/4的助手帮SOD7一起发力,确保KLU不会猛踩油门。

这么一套操作下来,种子不会长得太大浪费养分,也不会太小没活力,刚好卡在最优大小。

更聪明的是,这套机制还能在遇到高盐、干旱这些逆境,茉莉酸会加强信号,让SOD7踩更狠的刹车,把种子调小。

这样母株能省下养分保命,等环境好了再生娃,简直是植物的生存智慧天花板。

搞懂这个机制,可不只是为了满足好奇心,为是为了帮农民增产。

袁隆平院士的禾下乘凉梦,核心就是让水稻更高产、更抗灾,而种子大小是高产的关键之一,太小吃不饱,太大养分不够分。

现在有了茉莉酸的调控密码,育种家就能像调开关一样改作物基因,想让小麦籽粒更饱满,可以稍微减弱SOD7的刹车,让KLU多踩点油门。

想让玉米在干旱地区也能结籽就可以加强茉莉酸信号,让种子变小省养分,提高存活率。

以前育种靠碰运气,选长得好的植株一代代培育,现在有了分子机制当地图,能直接瞄准相关基因动手,效率高多了。

比如已经有研究发现,在水稻里调整JAZ基因的活性,确实能让千粒重提高,而且抗逆性也更强。

从30公斤的海椰子到芝麻大的斑叶兰,种子的大小里藏着几亿年的演化智慧,而茉莉酸这个分子开关的发现,相当于人类拿到了破解这份智慧的钥匙。

我们吃的每一粒米、每一颗麦,都是种子最优解的产物,以前靠天吃饭,靠经验育种;现在靠科学扒懂种子的心思,靠基因调控让作物更听话。

说不定再过几年,靠着这些分子钥匙,袁隆平院士的禾下乘凉梦会更真切,水稻穗子像扫帚,籽粒饱满压弯枝,不管旱涝都能稳收成。

种子虽小,却是生命的起点,也是粮食安全的根基,而解锁它的秘密,就是在守护我们每个人的饭碗。

来源:暮时史分

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