摘要：种子大小的差异为何如此悬殊？这一问题始终萦绕在植物学家的心头。随着研究的深入，遗传、环境等影响因素逐渐清晰。

一粒种子的大小意味着什么？对塞舌尔群岛的海椰子而言，30公斤重的种子是其在狭窄生境中延续后代的底气。

对潮湿林下的斑叶兰来说，万粒仅抵一粒芝麻重的种子是扩散繁殖的利器。

而对人类农业而言，水稻的千粒重、小麦的籽粒饱满度，直接关联着餐桌的丰盈与粮食安全。

种子大小的差异为何如此悬殊？这一问题始终萦绕在植物学家的心头。随着研究的深入，遗传、环境等影响因素逐渐清晰。

而中国科学院西双版纳热带植物园团队最新发表于《ThePlantCell》的成果，为这场关于种子大小的“辩论”增添了关键论据，植物激素茉莉酸（JA）正是调控种子大小的重要“操控者”。

约3.6亿年前裸子植物首次演化出种子时，尚无果皮包裹的裸露结构决定了其大小需在“易传播”与“抗风险”间寻求平衡。

直到1.3亿年前被子植物出现，果皮的保护让种子大小的演化有了更多可能。

如今自然界的种子尺寸谱系已然极致：最大的海椰子果实可长至50厘米，重量超30公斤。

最小的斑叶兰种子，一万粒总和才相当于一粒芝麻的重量。

这种差异背后是截然不同的生存哲学。中科院武汉分院的研究揭示，壳斗科植物的大种子实则是应对动物捕食的防御策略，即便种仁被啃食近半，剩余养分仍能支撑萌发，这种“容错性”让大种子在动物传播中占据优势。

这与海椰子的策略异曲同工：在资源竞争激烈的热带海岸，大种子储存的充足养分能保障幼苗在漫长发芽周期中存活，属于典型的K选择策略。而斑叶兰的小种子则践行R选择策略，借助风力广泛扩散，以数量优势提升繁殖概率。

对人类而言，种子大小的意义更直接地指向产量。农业育种中，“千粒重”始终是核心指标，每克重量的提升都可能转化为万亩良田的增产。

这种实用需求，让解析种子大小的调控机制成为植物学研究的热点。

长期以来，科学家普遍认为种子大小由遗传与环境共同决定，但这两种因素如何精准协同？植物激素的发现为解开这一谜团提供了线索。

近年来的研究证实，脱落酸（ABA）、茉莉酸等多种激素均参与种子大小调控，其中茉莉酸的作用机制尤为复杂。

ABA转运蛋白ABCG17和ABCG18通过调控母体向胚的激素转运影响种子大小，双基因突变体的种子显著大于野生型，这证明激素的空间分布对种子发育至关重要。

而茉莉酸的调控路径更为精妙，且与环境响应紧密关联。

早期研究已发现茉莉酸的双重角色：既参与植物的逆境防御，又影响生长发育。但它如何具体调控种子大小？

版纳植物园的研究团队以拟南芥为模型展开攻关，这种基因简单、生长迅速的植物是解析分子机制的理想材料。实验首先证实了“母系效应”的存在：茉莉酸受体COI1的功能直接由母株调控，当COI1功能异常（如COI1-2突变）时，种子会显著变大。

而抑制茉莉酸信号的JAZ蛋白若持续活跃（如JAZ1-ΔJas基因型），也会导致种子增大。

版纳植物园的研究首次清晰勾勒出茉莉酸调控种子大小的分子网络。

其核心是SOD7与KLU两个基因的“拮抗博弈”，以及茉莉酸信号对这一博弈的精准调控。

研究发现，KLU基因是种子增大的“推动者”，其编码的珠被细胞增殖诱导因子能直接促进细胞分裂，让种子体积扩张。

而SOD7基因则是“刹车器”，通过抑制KLU活性限制生长。茉莉酸信号的作用，就是调节这台“生长机器”的运转速率。

具体调控链条分为三步，茉莉酸与受体COI1结合，使原本抑制信号的JAZ蛋白失活。

失去JAZ的约束后，SOD7基因被激活，开始抑制KLU的表达。

同时，转录因子MYC2/4与SOD7形成协同效应，进一步增强对KLU的抑制作用。

这套机制如同精密的恒温系统，确保种子大小维持在适宜范围，茉莉酸信号增强则种子变小，信号减弱则种子变大。

更值得关注的是，这套调控网络具备环境适应性。

在高盐等逆境条件下，植物会主动增强茉莉酸信号，通过强化SOD7对KLU的抑制让种子变小。

这种调整实则是母体的“生存智慧”：缩减种子发育消耗的养分，优先保障自身在恶劣环境中存活，为后续繁殖保留实力。

研究发现JAZ蛋白会与SOD7竞争性结合MYC2，这种“分子竞争”让茉莉酸信号能根据环境变化灵活调整抑制强度。

同时，SOD7还能与ABI5等其他转录因子互作，暗示其可能参与种子从发育到萌发的全周期调控，这为理解激素信号的多效性提供了新视角。

茉莉酸调控机制的揭示，不仅完善种子发育的分子理论，更为农业育种提供了可操作的靶点。

《ThePlantCell》期刊特别配发评述，认为这一发现为作物改良提供了“精准调控的分子工具”。

传统育种依赖自然变异筛选，周期长且效果有限。而分子设计育种可通过编辑关键基因实现定向改良。

基于新发现的机制，科学家可从两个方向探索应用：一是通过减弱茉莉酸信号或抑制SOD7表达，培育籽粒更大的高产作物。

二是通过适度增强茉莉酸信号，培育抗逆性强的品种，尤其适合盐碱地等逆境农田。

这种精准调控的优势在于兼顾产量与抗逆性。以往育种常面临“高产不抗逆”的矛盾，而茉莉酸通路恰好连接了这两个性状，其信号强度既能调节种子大小，又直接参与逆境响应。

通过编辑COI1或JAZ基因的表达强度，有望培育出“大籽粒且抗逆”的理想品种，这正是袁隆平院士“禾下乘凉梦”中对作物的核心期待。

当然，从实验室到田间仍需跨越多重障碍。

拟南芥的机制能否在水稻、小麦等作物中复现？基因编辑如何避免对植物其他性状产生负面影响？这些问题仍需持续研究。

但可以确定的是，茉莉酸调控网络的发现，为种子大小的定向改良打开了新窗口。

从海椰子的巨型种子到实验室里的拟南芥突变体，种子大小的演化与调控始终围绕着“适应与生存”的核心逻辑。

茉莉酸这一“操控者”的发现，不仅让我们更清晰地看懂自然选择的智慧，更赋予人类干预作物性状的新能力。

在粮食安全日益重要的今天，这些藏在种子里的分子密码，或许正是实现农业可持续发展的关键钥匙。

来源：科技美南