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我科研人員在番茄中發(fā)現(xiàn)作物高產(chǎn)“開關(guān)”
2024年04月08日 08:38 來源:科技日報 關(guān)燈

不需要昆蟲或者人工授粉,栽培的番茄就能實現(xiàn)閉花授粉,且結(jié)實率比野生番茄顯著提高,奧秘何在?記者7日從福建農(nóng)林大學(xué)獲悉,該校吳雙教授團(tuán)隊在全球范圍內(nèi)率先取得重要突破——他們從番茄中發(fā)現(xiàn)了植物通過調(diào)控表皮毛的發(fā)育,來改變花器官的結(jié)構(gòu),形成閉花授粉方式以提高結(jié)實率,從而找到了作物高產(chǎn)的“開關(guān)”。相關(guān)研究成果4月5日在線發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》。

番茄是全球消費(fèi)最多的三大蔬菜之一。鮮為人知的是,它在500年前還只是源自南美洲安第斯山脈的一種野果,經(jīng)人類馴化才逐漸傳播到世界各地。在此過程中,栽培番茄由原先的開花授粉轉(zhuǎn)變?yōu)殚]花授粉,結(jié)實率較野生品種有了顯著提高,并推動番茄產(chǎn)量的提升。但這一轉(zhuǎn)變背后的變化機(jī)制,一直不為人知。

該研究發(fā)現(xiàn),在番茄的馴化過程中,現(xiàn)代栽培番茄的雄性花藥邊緣細(xì)胞,受三個同源結(jié)構(gòu)域—亮氨酸拉鏈基因的調(diào)控,形成了一類具有類似于拉鏈功能的特殊表皮毛細(xì)胞。這些表皮毛細(xì)胞通過相互交織作用,將花藥單體連接成為一個整體的筒狀結(jié)構(gòu),并將雌蕊的柱頭完全包裹在花藥內(nèi),實現(xiàn)閉花授粉,從而在授粉期間與外界嚴(yán)格隔絕,杜絕了外源花粉的接觸和污染。

“在自然界中,植物為應(yīng)對極端逆境下因缺乏蟲媒可能造成的生殖隔離,也會改變自身的花器官結(jié)構(gòu),達(dá)到閉花授粉的目的。”文章第一作者、福建農(nóng)林大學(xué)博士后吳敏亮告訴記者,在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,植物的閉花授粉具有較高的結(jié)實率,并保證了優(yōu)良性狀的遺傳,因此成為人類改造作物的重要目標(biāo)之一。該研究有望通過改變植物的授粉方式,為未來作物增優(yōu)增產(chǎn)提供重要參考。(記者謝開飛 通訊員曹佳奕)

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編輯:方琳
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