我科研人员在番茄中发现作物高产"开关"
科技日报福州4月7日电 (记者谢开飞 通讯员曹佳奕)不需要昆虫或者人工授粉,栽培的番茄就能实现闭花授粉,且结实率比野生番茄显著提高,奥秘何在?记者7日从福建农林大学获悉,该校吴双教授团队在全球范围内率先取得重要突破——他们从番茄中发现了植物通过调控表皮毛的发育,来改变花器官的结构,形成闭花授粉方式以提高结实率,从而找到了作物高产的"开关"。相关研究成果4月5日在线发表于国际期刊《科学》。
番茄是全球消费最多的三大蔬菜之一。鲜为人知的是,它在500年前还只是源自南美洲安第斯山脉的一种野果,经人类驯化才逐渐传播到世界各地。在此过程中,栽培番茄由原先的开花授粉转变为闭花授粉,结实率较野生品种有了显著提高,并推动番茄产量的提升。但这一转变背后的变化机制,一直不为人知。
该研究发现,在番茄的驯化过程中,现代栽培番茄的雄性花药边缘细胞,受三个同源结构域—亮氨酸拉链基因的调控,形成了一类具有类似于拉链功能的特殊表皮毛细胞。这些表皮毛细胞通过相互交织作用,将花药单体连接成为一个整体的筒状结构,并将雌蕊的柱头完全包裹在花药内,实现闭花授粉,从而在授粉期间与外界严格隔绝,杜绝了外源花粉的接触和污染。
"在自然界中,植物为应对极端逆境下因缺乏虫媒可能造成的生殖隔离,也会改变自身的花器官结构,达到闭花授粉的目的。"文章第一作者、福建农林大学博士后吴敏亮告诉记者,在农业系统中,植物的闭花授粉具有较高的结实率,并保证了优良性状的遗传,因此成为人类改造作物的重要目标之一。该研究有望通过改变植物的授粉方式,为未来作物增优增产提供重要参考。
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