紫花苜蓿(Medicagosativa)通常被称为“草中之王”，是一种豆科植物，作为动物饲料的来源在世界许多地方种植。它以其高蛋白质含量和生物量产量而在饲料工业中备受推崇。最近，苜蓿蛋白已在水产养殖、宠物食品工业和人类饮食中得到应用。此外，它被视为一种对环境有益的作物，对生物多样性和土壤氮保持具有积极影响。

紫花苜蓿产生两种种子类型——硬质和非硬质——没有明显的可见差异。不幸的是，硬种子无法避免，并且从经济角度来看构成了重大挑战。硬种子价值低，因为它们会加剧发芽缓慢、幼苗建立不均匀、杂草竞争加剧和发芽失败。

种子休眠——胚胎发生后的延迟发芽——有多种休眠类别。其中，激素介导的生理休眠(PD)、物理休眠的硬种子性(PD)和组合休眠(PY+PD)被怀疑在苜蓿种子萌发中起作用。

值得注意的是，豆科植物的硬种子研究非常缺乏，直到最近，人们还认为紫花苜蓿的休眠只包括PY型。现在，中国农业大学草原科学与技术学院贾善刚副教授带领的科学家们通过多光谱成像(MSI)技术结合“多组学”平台，在该种豆科植物中发现了PY+PD模式。

他们的研究发表在作物杂志上。

贾博士在解释他们进行这项研究的动机时说，“研究硬质和非硬质紫花苜蓿种子的休眠是有问题的。通过将种子浸泡在水中进行比较研究——一种称为吸收的技术——非常耗时，并且会导致非-难以发芽的种子。我们需要一种准确、非破坏性和高通量的方法来获得更深入的见解。”

通过将MSI与多组学(转录组学、代谢组学和甲基组学)平台相结合，该团队开发了一种高通量技术，用于鉴定种子、比较休眠模式以及观察硬质和非硬质植物在生理、代谢和基因表达方面的差异。坚硬的种子。

“该技术可以成功地以高达100%的准确度识别硬质苜蓿种子。此外，转录组学、代谢组学和甲基组学分析表明，脱落酸(ABA)反应在硬质苜蓿种子中起着关键作用，”Jia补充道。

ABA——一种诱导休眠的激素——就像安眠药一样让种子保持休眠状态。此外，ABA和其他激素如吲哚乙酸(IAA)和茉莉酸(JA)的平衡也决定着种子休眠的程度。与非硬质种子相比，硬质种子富含抗氧化剂和类黄酮、脂质和激素生物合成途径。此外，硬质苜蓿种子中ABA基因表达的增加和ABA反应基因的差异甲基化强调了ABA反应。

该团队还确定了非PY硬质种子，这些种子含有较高的ABA/IAA和ABA/JA水平，并且在经过处理以打破休眠后不会发芽。这一发现证实了PD模式的参与，并表明PY+PD而不是单独的PY控制了硬苜蓿种子的发芽失败。

“我们相信我们已经为探索紫花苜蓿硬种子休眠提供了一个理论和技术框架，我们的研究结果肯定可以指导紫花苜蓿种子行业对这些种子的优化加工，”Jia总结道。

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