【科研新进展】林学院张硕新教授团队在超声波促进种子发芽的机制研究中取得新进展

作者：秦岭站  更新时间：2023-02-08

近日，林学院张硕新教授团队在中科院一区TOP期刊《Ultrasonics Sonochemistry》在线发表题为“Ultrasound promotes germination of aging Pinus tabuliformis seeds is associated with altered lipid metabolism”的研究论文，发现适当的超声波处理可促进自然衰老种子的萌发，而这一过程可能是通过影响种子脂质组变化实现的。张华海博士和研究生莫惟轶为论文第一作者，张硕新教授为论文通讯作者。

种子萌发是一个受内外因素精细调控的生物学过程。虽然可以通过一定的物理、化学或生物学的方式提高种子萌发率，但自然老化或人工衰老处理导致的低发芽率一般难以逆转。应用超声波处理促进造林树种种子萌发，三十年多年前在我国北方部分地区造林实践中已有尝试，但其促进种子萌发的机理并不清楚。该研究以秦岭山区自然储存条件下保存7年的自然衰老油松（Pinus tabuliformis）种子为研究对象，通过超声波处理，运用转录组和脂质组方法分析，揭示了超声波可能通过影响脂质代谢促进自然老化种子萌发机制。

该研究表明，在油松种子发芽18天后，超声波处理的发芽率约为对照组的3倍，且超声处理的幼苗比对照处理的幼苗更长。超声波和对照处理当天和一天后的转录组分析结果显示超声对种子萌发初期的影响不明显。从有限的差异表达基因中，鉴定到部分可被注释且受超声波诱导或抑制的基因，如丙酮酸脱氢酶家族和脱水素家族基因，超声波处理使得鞘磷脂等脂质亚类在衰老的油松种子中被发现差异表达，而这些脂质亚类并未在对照中出现，说明超声波促进油松自然衰老种子萌发可能是通过影响这些脂质代谢实现的。

该研究探索了超声波影响种子萌发的原因，将这一非生物处理手段运用到植物种子萌发生物学过程中，不但具备实际应用价值，也有助于深入阐释衰老种子萌发机理。

本研究得到陕西秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106310