近日，中國科學院植物研究所研究員黃振英、副研究員楊學軍等與合作者以沙漠短命植物—條葉庭薺和四齒芥為研究對象，揭示出這兩種植物土壤種子獨特的一年兩次的休眠循環機制和萌發適應策略。相關成果發表于國際學術期刊Journal of Ecology。
種子的休眠與萌發是植物生命周期中的關鍵階段，其發生時間與生境密切相關，直接影響幼苗的生長和植株的存活。一些生長在荒漠生境下的植物，在長期的適應進化中形成特殊的種子休眠和萌發適應對策。短命植物是一類生長在中亞干旱荒漠區的植物類群，在我國主要分布于古爾班通古特沙漠等地，其突出特點是能夠利用早春雨水和融化的雪水迅速生長發育，在夏季干熱季節來臨前完成生活周期，以種子庫的生命形式儲藏在土壤中度過漫長的不利季節。然而，目前尚缺乏對短命植物土壤種子休眠和萌發的地下過程及其對冷荒漠極端生境的生態適應機制的充分認識。
對此，研究人員以古爾班通古特沙漠中常見的兩種短命植物—條葉庭薺和四齒芥為研究對象，通過為期兩年的野外和實驗室實驗，揭示出這兩種植物土壤種子獨特的一年兩次的休眠循環機制和萌發適應策略。
他們發現，這兩種植物的新成熟種子具有生理休眠特性，傳播后的土壤種子能夠在夏季高溫中通過后熟作用逐漸釋放休眠，進入非休眠狀態，隨后在秋季土壤濕度適宜時萌發。然而，未能在秋季萌發的種子會在冬季重新進入休眠狀態。在早春濕潤的雪融期，部分種子通過低溫層積作用再次釋放休眠，從而能夠在早春季節萌發。這種一年兩次的休眠循環機制使得兩種植物在一年內能夠形成兩個不同的萌發幼苗群體，條葉庭薺種子萌發形成大量秋萌株和少量春萌株，而四齒芥則形成少量秋萌株和大量春萌株。秋萌株生長周期較長，但存活率較低；而春萌株生長周期較短，但存活率較高。
研究人員表示，這種適應策略可能是植物在長期適應荒漠降水和溫度脅迫生境的一種“兩頭下注”策略，有助于該類植物種群在極端環境下的維持和繁衍。