Pflanzen sind ausgezeichnete Stratege. Manche Pflanzen produzieren so viele, kleine Samen wie möglich, während andere konservativer sind und weniger, aber größere Samen produzieren. Pflanzen, die in extremen Lebensräumen leben, die unter schwerer Dürre oder Salzgehalt leiden, haben weniger Konkurrenz mit anderen Pflanzenarten als vielleicht auf einer ressourcenreichen Wiese oder in einem Wald. Während Forscher wirklich Vergleichen der Samenzahlen und -größen Um verschiedene Strategien zu verstehen, wird möglicherweise nicht vollständig erfasst, wie sich der Samen einer Pflanze an eine Umgebung anpasst. Einige Pflanzen aus der Familie der Fuchsschwanzgewächse (Amaranthaceae) wachsen in extremen Lebensräumen (z. B. Wüsten, Salzwiesen), aber frühere Studien haben keine Unterschiede in der Samengröße zwischen unterschiedlichen Lebensräumen festgestellt.

Dr Philippe Vandelook vom Botanischen Garten Meise und Kollegen vom Royal Botanic Gardens, Kew und der Ludwig-Maximilians-Universität München Tausende Samen von 87 Arten aus der Familie der Fuchsschwanzgewächse (Amaranthaceae) vermessen und seziert. Vandelook und Kollegen identifizierten vier verschiedene Embryotypen (ringförmig, gekrümmt, hufeisenförmig und spiralförmig) und fanden heraus, dass Samen und Embryo morphologische Merkmale und Photosynthesetypen (C₃ und C₄) entwickelte sich in Verbindung mit extremen Umgebungen. Arten, die hauptsächlich in extremen Umgebungen wuchsen, keimten schneller und hatten größere Embryonen (mit mehr Nährgewebe).

Vandelook und Kollegen sammelten Samen von Kews Millennium Seed Bank von 84 Arten der Familie der Amarantgewächse aus verschiedenen Lebensräumen und Klimazonen. Von jeder Art wurden 40-100 Samen verwendet, um die Keimgeschwindigkeit und das Verhältnis von Wurzel- zu Keimblattlänge bei zwei Temperaturen (20°C und 25°C) zu messen. Für mikroskopische Schnitte wurden die Samen seziert, auf eine Dicke von 5-10 µm geschnitten und die Oberfläche des Embryos und – falls vorhanden – des umgebenden Nährgewebes (Perisperm) wurde durch Bildanalyse gemessen. Die Forscher sammelten Informationen über die Photosynthese (C₃ oder C₄), Lebensraum (salzhaltig oder nicht), Besiedlung gestörter Lebensräume (Ruderalpflanzen; ja oder nein), Lebensdauer der ausgewachsenen Pflanzen (einjährig, kurzlebig oder langlebig) und maximale Pflanzenhöhe für jede Art. Mithilfe der Phylogenetik prüften die Forscher, ob es ein evolutionäres Signal bei Embryotypen und Samen gab.

Es gab ein phylogenetisches Signal in Embryotypen, Samenmasse und Embryo-Samen-Größenverhältnis, was darauf schließen lässt, dass sich diese Merkmale in Verbindung mit dem Salzgehalt des Lebensraums, dem Photosynthesetyp und der Ruderalität entwickelten. Es gab vier verschiedene Arten von Embryoformen: ringförmig (ringförmig), gekrümmt, hufeisenförmig und spiralförmig gewunden. Die meisten Embryonen hatten eine ringförmige Form – was sehr wohl die ursprüngliche Form in der Amarant-Familie sein könnte – während die Hufeisenform nur bei drei Arten gefunden wurde.

„Samen aus C₄ Pflanzen, die an das Wachstum in heißen und trockenen Umgebungen angepasst sind, keimten schneller mit abnehmender Perispermmenge, während bei C ein schwaches entgegengesetztes Muster beobachtet wurde.₃ Pflanzen“, schrieben Vandelook und Kollegen.

„Ähnlich keimen bei Pflanzen, die in salzhaltigen Lebensräumen wachsen, die Samen schneller, wenn der Anteil der Embryonen höher ist, während bei Pflanzen aus nicht salzhaltigen Lebensräumen das umgekehrte Verhältnis beobachtet wurde.“

Obwohl nur drei Arten spiralförmig gewundene Embryonen mit wenig oder keinem Nährgewebe hatten, vermuteten die Forscher, dass diese Samen sehr schnell keimen können, da sie sich schnell entrollen. Größere Embryonen mit Nährgewebe könnten den stressadaptierten C eine bessere Chance geben, sich zu etablieren und schnell zu keimen.₄ Spezies.

Amarant ist eine wichtige Getreideart, da seine (Pseudo-)Samen mehr Protein enthalten als Weizen, Reis oder Mais und sogar als Lebensmittel genossen werden können. Popcorn. Diese Studie hat gezeigt, dass durch die Zerlegung von Samen und die Untersuchung der Embryomorphologie einzigartige Anpassungen innerhalb der Amarant-Familie aufgedeckt werden können.