近日，中國(guó)林科院林業(yè)所林木細(xì)胞遺傳研究組報(bào)道了日本落葉松恢復(fù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的球果特征，提出了研究裸子植物生長(zhǎng)停滯可塑性的獨(dú)特模型。該成果不僅填補(bǔ)了人們對(duì)裸子植物發(fā)育可塑性認(rèn)識(shí)的空白，同時(shí)確立了落葉松生殖短枝作為研究植物“營(yíng)養(yǎng)→生殖→營(yíng)養(yǎng)”階段轉(zhuǎn)變的理想天然模型。

該研究首先揭示異常球果的關(guān)鍵特征。在日本落葉松第二代種子園900多棵母樹(shù)上發(fā)現(xiàn)了19棵樹(shù)上存在特殊球果（2.1%），該類(lèi)球果成熟后中軸上可重新長(zhǎng)出營(yíng)養(yǎng)枝，顛覆了正常球果的終端分化特性。這類(lèi)球果不僅長(zhǎng)度比常規(guī)球果增加了52%，種子產(chǎn)量也提升了25粒以上；同時(shí)，其種鱗排列更緊密，次生生長(zhǎng)也更為旺盛。

隨后，該研究提出“生殖短枝”發(fā)育單元概念及循環(huán)模式。基于異常球果的表型特征、內(nèi)部生理機(jī)制，以及擬南芥“去果復(fù)生”的機(jī)制，該研究提出并論證落葉松的生殖短枝是一個(gè)基本的發(fā)育單元，可以經(jīng)歷“營(yíng)養(yǎng)→生殖→營(yíng)養(yǎng)”的循環(huán)發(fā)育模式。這一模式在功能層面上與擬南芥的花序具有進(jìn)化上的同源性。這一發(fā)育單元也是該團(tuán)隊(duì)之前提出的多年生植物生命周期運(yùn)轉(zhuǎn)模式的重要組成部分。

此項(xiàng)工作表明，針葉樹(shù)球果成熟中的生長(zhǎng)停滯并非是不可逆的終點(diǎn)，而是一個(gè)能夠自然解除的、受精密調(diào)控的可塑性過(guò)程。相關(guān)成果論文于7月21日在線發(fā)表于Plant Direct。林業(yè)所博士研究生葉查龍為論文第一作者，研究員孫曉梅、李萬(wàn)峰為通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。