Las plantas son excelentes en la elaboración de estrategias. Algunas plantas producen tantas semillas pequeñas como sea posible, mientras que otras son más conservadoras y producen menos semillas pero más grandes. Las plantas que viven en hábitats extremos que experimentan sequía severa o salinidad tienen menos competencia con otras especies de plantas que quizás en un prado o bosque rico en recursos. Mientras que a los investigadores les gusta mucho comparando los números y tamaños de semillas para comprender diferentes estrategias, es posible que no capture completamente cómo la semilla de una planta podría adaptarse a un entorno. Algunas plantas de la familia del amaranto (Amaranthaceae) crecen en hábitats extremos (p. ej., desiertos, marismas), pero estudios previos no encontraron diferencias en el tamaño de las semillas entre hábitats contrastantes.

Dr. Filip Vandelook del Jardín Botánico Meise y colegas de Royal Botanic Gardes, Kew y la Universidad Ludwig Maximilian de Munich midió y diseccionó miles de semillas de 87 especies de la familia del amaranto (Amaranthaceae). Vandelook y sus colegas identificaron cuatro tipos distintos de embriones (en forma de anillo, curvos, en forma de herradura y enrollados en espiral) y encontraron que los caracteres morfológicos y los tipos de fotosíntesis de semillas y embriones (C₃ y C₄) evolucionado en asociación con ambientes extremos. Las especies que crecieron principalmente en ambientes extremos germinaron más rápido y tuvieron embriones más grandes (con más tejido nutritivo).

Vandelook y sus colegas recolectaron semillas de Banco de semillas del milenio de Kew de 84 especies de la familia del amaranto de diferentes hábitats y climas. De cada especie, se usaron 40-100 semillas para medir la velocidad de germinación, la relación entre la longitud de la raíz y el cotiledón bajo dos temperaturas (20°C y 25°C). Para las secciones microscópicas, las semillas se diseccionaron, se cortaron con un grosor de 5-10 µm y el área superficial del embrión y, si estaban presentes, los tejidos nutritivos circundantes (perispermo) se midió mediante análisis de imágenes. Los investigadores recopilaron información sobre la fotosíntesis (C₃ o C₄), hábitat (salino o no), colonizador de hábitats perturbados (ruderales; sí o no), longevidad de adultos (anuales, perennes de corta o larga vida) y altura máxima de planta para cada especie. Utilizando la filogenética, los investigadores probaron si había una señal evolutiva en los tipos de embriones y semillas.

Hubo una señal filogenética en los tipos de embriones, la masa de la semilla y la relación entre el tamaño del embrión y la semilla, lo que sugiere que estos caracteres evolucionaron en asociación con la salinidad del hábitat, el tipo de fotosíntesis y la ruderalidad. Había cuatro tipos distintos de formas de embriones: en forma de anillo (anular), curvo, en forma de herradura y enrollado en espiral. La mayoría de los embriones tenían forma anular, que muy bien podría ser la forma ancestral de la familia del amaranto, mientras que la forma de herradura solo se encontró en tres especies.

“Semillas de C₄ las plantas, adaptadas a crecer en ambientes cálidos y secos, germinaron más rápido con cantidades decrecientes de perispermo, mientras que se observó un patrón opuesto débil para C₃ plantas”, escribieron Vandelook y sus colegas.

“Del mismo modo, para las plantas que crecen en hábitats salinos, las semillas germinan más rápido cuando la proporción de embriones era mayor, mientras que la relación opuesta se observó en plantas de hábitats no salinos”.

Si bien solo tres especies tenían embriones enrollados en espiral con poco o ningún tejido nutritivo, los investigadores sugirieron que esas semillas pueden germinar muy rápidamente a medida que se desenrollan rápidamente. Los embriones más grandes que contienen tejidos nutritivos podrían brindar una mejor oportunidad de establecerse y germinar rápidamente para el C adoptado por estrés.₄ especies.

El amaranto es un cultivo de grano importante ya que sus (pseudo)semillas contienen más proteínas que el trigo, el arroz o el maíz, e incluso se pueden disfrutar como palomitas de maíz. Este estudio ha demostrado que la disección de semillas y la observación de la morfología del embrión pueden revelar adaptaciones únicas dentro de la familia del amaranto.