武汉植物园在莲子长寿的分子机制研究中取得新进展

　　

种子在植物生命周期中发挥着至关重要的作用，而其寿命则是决定能否长期储存的关键因素。莲子具有极强的生命力，能够在自然环境中的泥碳层中存活千年，并在适宜条件下萌发。然而，以往的研究主要关注生理结构和生化组分对莲子寿命的影响，其如何在自然储藏状态下保持生命力的内在分子机制尚不清晰。

本研究从生理、生化和分子水平探讨了莲子长寿现象的内在机制。研究结果表明：（1）莲子的果皮结构坚固，富含类黄酮和多酚等多种抗氧化剂，具有较高抗氧化活性，是保护莲胚组织的重要屏障；（2）富含淀粉的子叶作为莲子的主要组分，为其长期储存和萌发提供了充足的能量保障；（3）莲子心具有独特的叶绿素保留机制，为其萌发后能够快速进行光合作用并获取能量提供了条件；（4）通过自然老化（古莲子）和人工加速老化实验分析，发现参与蛋白质翻译后修饰的热休克蛋白HSP基因转录丰度的下调是莲子活力降低的重要标志；（5）莲基因组中参与种子成熟和防御反应相关的基因数量出现扩张，这可能是莲对长期不利储存条件的一种适应性进化。

以上结果丰富了我们对莲子长寿内在机制的认识，并为延长其他作物种子的储存期和寿命提供了新的思路。相关研究成果以“Unveiling the secrets of lotus seed longevity: insights into adaptive strategies for extended storage”为题发表在植物学经典期刊《Journal of Experimental Botany》。中国科学院武汉植物园莲种质资源与遗传育种学科组助理研究员孙恒和研究生辛佳为论文的共同第一作者，中国科学院武汉植物园杨美研究员和安利（中国）植物研发中心董刚强博士为该论文的通讯作者。该研究得到了中国科学院生物资源计划项目（KFJ-BRP-007-009）、湖北省支持种业高质量发展资金项目（HBZY2023B004-1）和国家自然科学基金（31872136）的资助。

论文链接: https://doi.org/10.1093/jxb/erae432

图1?莲子果皮的显微观察及莲子老化转录组分析

A. 莲子的结构。 B-C. 授粉后 15 天和 30 天的莲子果皮石蜡切片（B）和扫描电镜（C）图像。D. 与古莲子相比，现代莲子中上调和下调基因的功能富集分析。E. 在自然老化和人工加速老化实验中HSP基因的差异表达。