研究人员发现蔗糖分解是寒冷条件下瓜子发芽的关键

研究小组发现，耐寒的瓜子 (THY) 在低温下保持较高的中性转化酶活性，使蔗糖持续分解为葡萄糖，从而支持种子发芽。这与冷敏感的 IVF521 种子形成鲜明对比，后者营养成分较高，但受低温抑制较多。

这些发现揭示了甜瓜种子在低温下发芽的生理机制，表明用葡萄糖浸泡种子可以提高发芽率，有可能提高寒冷气候下的甜瓜产量。

种子萌发是种子植物形态发生的关键阶段，也是作物生产中必不可少的特性。主要营养物质，包括糖、脂肪和蛋白质，是种子萌发的重要能量来源。

目前研究发现，糖类，尤其是葡萄糖，在种子发芽过程中发挥着重要作用。在发芽阶段，蔗糖被酸性和中性转化酶降解为葡萄糖，为种子发芽提供能量。瓜类是冬季、春季和秋季广泛种植的蔬菜作物。然而，低温会抑制瓜类种子发芽，影响作物产量。

这项新研究于2024年7月2日发表在《蔬菜研究》上，探讨了低温下瓜子发芽过程中的糖代谢，并评估了外源蔗糖和葡萄糖对提高发芽率的影响。

研究中分析了两种甜瓜品种IVF521(冷敏感)和THY(耐冷)在常温及低温条件下的发芽率。常温下，IVF521种子24小时发芽率明显高于THY种子，36小时发芽率无差异。低温下，THY种子84小时开始发芽，108小时发芽率达52%，而IVF521种子不发芽。

糖代谢研究表明，IVF521种子的淀粉​​和可溶性糖含量高于THY种子。两个品种的淀粉含量在发芽过程中均下降，但在低温下，THY种子保持较高的可溶性糖水平。在两种条件下，THY种子在发芽初期的中性转化酶(NI)活性较高，而酸性转化酶(AI)活性没有显著差异。

基因表达分析表明，常温和低温条件下，THY种子CmNIs基因表达量较高;外源葡萄糖浸种可提高低温条件下THY种子的发芽率，而蔗糖浸种则抑制其发芽率;此外，低温条件下IVF521种子中ABA含量较高，GA含量较低，且ABA/GAs显著高于THY。

该研究首席研究员齐红燕表示：“总体而言，蔗糖分解代谢可能在低温下瓜子种子发芽中发挥关键作用。”

研究发现，THY 瓜子比 IVF521 瓜子具有更高的耐寒性，由于持续的中性转化酶活性，在低温下蔗糖转化为葡萄糖的效果更好。这种转化有利于种子发芽，而将种子浸泡在外源葡萄糖中可提高寒冷条件下的发芽率。

未来的研究应探索调节蔗糖代谢的分子机制和葡萄糖在种子发芽中的作用，以帮助在较冷气候下生产甜瓜。

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