研究测量种子老化的早期检测

衰老是生命的一部分，植物也不例外。植物的生命周期可以从储存植物材料(如种子)的基因库中看出。农民、研究人员、自然资源保护者和其他人可以使用基因库中的植物材料进行育种。但要让基因库为种植者提供有用的种质资源，储存在那里的种子在收获时必须是活的。随着储存的种子开始老化，能长到发芽寿命的种子越来越少。因此，基因库必须持续监控储存的种子，以确保它们没有老化超过“有效期”并失去发芽能力。

在一项新研究中，研究人员通过检查种子中RNA的完整性，成功地测量了储存大豆种子的老化情况。核糖核酸(RNA)是存在于所有活细胞中的核酸。它的主要作用是充当信使，携带来自DNA的指令以控制蛋白质的合成。与检查储存的种子在种植时是否发芽相比，新方法更快，使用的材料更少，这是目前测量种子年龄和活力的“黄金标准”。该研究发表在《作物科学》杂志上。

该研究的第一作者克里斯蒂娜·沃尔特斯(ChristinaWalters)表示：“我们可以通过将RNA完整性检测时间缩短约五倍来检测种子年龄的变化，同时只使用一小部分用于发芽试验的种子。”Walters是位于科罗拉多州柯林斯堡的USDA-ARS遗传资源保存国家实验室的研究员。

发芽测试也可能很昂贵并且需要大量人力资源。“大量的种子收藏根本没有资源来进行不必要的种子测试和再生，”沃尔特斯说。但发芽测试之间等待时间过长也可能是一个问题。种子可能会在监测间隔之间死亡，并且收集品将完全丢失。“所以我们想，如果我们有一个水晶球可以让我们确定种子年龄而不需要发芽，那不是很好吗?”沃尔特斯说。

就像它更为著名的“表亲”DNA一样，RNA以各种长度的链形式存在。Walters和他的同事多年来测量了储存的大豆种子中RNA链的大小。在之前的研究中，他们可以在检测种子衰老或死亡的其他症状之前检测到RNA片段大小的变化。在这项研究中，研究人员将他们的RNA完整性测量结果与发芽试验的结果进行了比较。

该团队发现，测量RNA完整性比使用发芽试验更早地检测到大豆种子的老化。例如，使用RNA完整性方法可以在储存七年内检测到种子健康的变化。相比之下，使用相同的种子，发芽测试可以检测15-17年后的变化。到那时，种子活力的丧失已经成为问题。“你实际上想在种子停止发芽之前捕捉到它们的变化，”沃尔特斯说。测量RNA完整性可以帮助基因库管理人员做到这一点。

对于大豆，可以用更少的种子获得RNA测试的结果。在某些情况下，使用RNA完整性方法可以检测到少至22颗大豆种子的种子健康显着下降。使用发芽试验检测同样的下降会耗尽数百颗有价值的种子。

除大豆外，沃尔特斯和她的团队还对其他一些物种进行了RNA完整性分析。“测量RNA的完整性可以准确预测这些不同物种的衰老率，”Walters说。“现在我们需要探索更广泛的物种群。”

最终，沃尔特斯希望这些发现能对基因库有所帮助。“有时基因库是基础设施的一部分，以至于它们变得不可见，”沃尔特斯说。“但我认为基因库提供的服务对于我们为孩子们留下的未来至关重要。”