为何野火烧不尽？烟雾调节种子萌发的机制被揭示！学术资讯

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种子感受周围环境条件和空气或氧气，温度，水，光照或黑暗等信号来决定是否适合发芽。这些环境信号可能在萌发中具有促进或抑制作用。植物来源烟雾的化学萌发信号由于其对多种植物种子萌发有显著的影响而特别受到关注。野火烟雾含有某些强效的生物活性化合物，它们在调节许多植物物种的萌发中起主要作用，主要是来自火灾易发生态系统的草和灌木物种。

存在于野火烟雾中的生物活性分子丁烯酸内酯Karrikinolide（KAR1）具有发芽促进活性。相反，另外一种分子三甲基丁烯内酯（TMB）显示出抑制萌发活性。这些分子具有重要的生态意义，因为当竞争者较少且可获得的资源较多时，KAR1具有调节的种子会发芽。TMB调节的优点是种子在有足够的水可用之前不会发芽。抑制性化合物TMB在充足的降雨量下会被浸出，因此可以防止提前发芽直至条件合适。因此，存在野火烟雾中的生物活性分子KAR1和TMB在调节许多植物物种的种子萌发中起到关键作用。

图. 植物源烟雾的应用和使用方法(KW Dixon,Acta Horticulturae, 2009)

以前研究表明，美国大速生生菜是通过光/红光诱导发芽，并且在黑暗中/远红光且合适的温度下也很少或没有发芽。然而，在黑暗中向生菜种子外源施用烟水（SW）和烟雾促进生物分子（KAR1），则可以取代了光需求导致发芽。相反，烟抑制生物分子（TMB）完全抑制莴苣种子的萌发。但是，植物源烟和其生物活性成分调节光敏生菜种子的萌发机制一直未能知之甚少！

2019年9月9日， Plant Physiology杂志在线发表来来自南非 University of KwaZulu-Natal Pietermaritzburg的 Johannes VanStaden课题组题为“Role of smoke stimulatory and inhibitory biomolecules in phytochrome-regulated seedgermination of Lactuca sativa”的研究论文。该研究表明SW和KAR1通过降低ABA水平和增强水解酶活性显着促进生菜种子萌发。然而，TMB通过增强ABA水平和降低水解酶的活性来抑制发芽。

该文为了阐明烟水（SW），KAR1和TMB调节光敏美国大速生生菜的种子萌发的生理机制，研究了ABA的水平，生长素分解代谢物和细胞分裂素响应这些化合物。同时还评估了水解酶α-淀粉酶和脂肪酶的活性以及储存的能量水平（脂质，碳水化合物，淀粉和蛋白质）。研究发现烟雾化合物在所有光照条件下精确调节ABA水平和水解酶。红色（R）光下的ABA水平在用TMB或水处理的种子中没有显着差异。然而，与水对照（100％）相比，TMB处理的种子显示出显着抑制的萌发（33％）。与其他处理相比，KAR1在黑暗条件下显着增强细胞分裂素。然而，在红光下没有显着的效果。红光下，在TMB处理的种子后发芽减少的原因可能是，提高生长素水平和减少细胞分裂素。

总之，该研究结果表明，SW和KAR1通过降低ABA水平和增强水解酶活性显着促进生菜种子萌发，并有助于动员储存的能量。然而，TMB通过增强ABA水平和降低水解酶的活性来抑制发芽。

论文链接：http://www.plantphysiol.org/content/plantphysiol/early/2019/09/09/pp.19.00575.full.pdf

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