Сахарный обмен — ключ к прорастанию семян дыни в холоде

Исследователи обнаружили, что холодоустойчивые семена дыни (THY) сохраняют более высокую активность нейтральной инвертазы при низких температурах. Это обеспечивает непрерывное разложение сахарозы в глюкозу, что поддерживает прорастание. В отличие от них, холодочувствительные семена (IVF521), несмотря на более высокое содержание питательных веществ, сильнее ингибируются холодом.

Эти данные раскрывают физиологические механизмы прорастания семян дыни при низких температурах и показывают, что замачивание семян в глюкозе может повысить их всхожесть. Это открытие имеет потенциал для улучшения производства дынь в холодном климате.

Результаты исследования

• Всхожесть: При нормальных условиях семена IVF521 прорастали быстрее, но к 36 часам разницы с THY не было. При низких температурах семена THY начали прорастать на 84-м часу, достигнув 52% к 108 часам, тогда как IVF521 не проросли.
• Метаболизм сахаров: Семена IVF521 изначально содержали больше крахмала и растворимых сахаров. Однако в холоде семена THY поддерживали более высокий уровень растворимых сахаров.
• Активность ферментов: У семян THY на ранних этапах прорастания была выше активность нейтральной инвертазы (NI) как в нормальных, так и в холодных условиях. Активность кислой инвертазы (AI) значимо не отличалась.
• Экспрессия генов: Экспрессия генов CmNIs была выше у семян THY при обеих температурах.
• Влияние замачивания: Обработка экзогенной глюкозой улучшила всхожесть семян THY в холоде, а замачивание в сахарозе — ингибировало её.
• Гормоны: У семян IVF521 в холоде был выше уровень ABA и ниже уровень GA, а соотношение ABA/GA значительно превышало показатели THY.

Выводы и перспективы

Как отмечает ведущий автор исследования Хунъянь Ци: «В целом, катаболизм сахарозы может играть ключевую роль в прорастании семян дыни при низкой температуре».

Исследование показывает, что холодоустойчивость семян THY связана с эффективным превращением сахарозы в глюкозу благодаря устойчивой активности нейтральной инвертазы. Дальнейшая работа должна быть направлена на изучение молекулярных механизмов регуляции метаболизма сахарозы и роли глюкозы в прорастании семян.