As plantas são excelentes em estratégias. Algumas plantas produzem o maior número possível de sementes pequenas, enquanto outras são mais conservadoras e produzem menos sementes, porém maiores. As plantas que vivem em habitats extremos que sofrem seca severa ou salinidade têm menos competição com outras espécies de plantas do que talvez em um prado ou floresta rica em recursos. Embora os pesquisadores realmente gostem comparando os números e tamanhos de sementes para entender diferentes estratégias, pode não capturar totalmente como a semente de uma planta pode ser adaptada a um ambiente. Algumas plantas da família do amaranto (Amaranthaceae) crescem em habitats extremos (por exemplo, desertos, salinas), mas estudos anteriores não encontraram diferenças no tamanho das sementes entre habitats contrastantes.

Dr Filip Vandelook do Meise Botanic Garden e colegas da Royal Botanic Gardes, Kew e Ludwig Maximilian University of Munich mediu e dissecou milhares de sementes de 87 espécies da família amaranto (Amaranthaceae). Vandelook e seus colegas identificaram quatro tipos distintos de embriões (em forma de anel, curvos, em forma de ferradura e espiralados) e descobriram que os caracteres morfológicos da semente e do embrião e os tipos de fotossíntese (C₃ e C₄) evoluiu em associação com ambientes extremos. Espécies que cresceram principalmente em ambientes extremos germinaram mais rápido e tiveram embriões maiores (com mais tecido nutritivo).

Vandelook e seus colegas coletaram sementes de Banco de Sementes do Milênio de Kew de 84 espécies da família do amaranto de diferentes habitats e climas. De cada espécie, 40-100 sementes foram usadas para medir a velocidade de germinação, raiz e comprimento do cotilédone sob duas temperaturas (20°C e 25°C). Para seções microscópicas, as sementes foram dissecadas, cortadas na espessura de 5-10 µm e a área de superfície do embrião e – se presente – os tecidos nutritivos circundantes (perisperma) foi medido por análise de imagem. Os pesquisadores coletaram informações sobre a fotossíntese (C₃ ou C₄), habitat (salino ou não), colonizador de habitats perturbados (ruderais; sim ou não), longevidade adulta (anual, perene de vida curta ou longa) e altura máxima de planta para cada espécie. Usando filogenética, os pesquisadores testaram se havia um sinal evolutivo em tipos de embriões e sementes.

Houve um sinal filogenético nos tipos de embriões, massa da semente e proporção de tamanho do embrião para a semente, sugerindo que esses caracteres evoluíram em associação com a salinidade do habitat, tipo de fotossíntese e grosseria. Havia quatro tipos distintos de formas de embriões: em forma de anel (anular), curvo, em forma de ferradura e espiralado. A maioria dos embriões tinha formato anular – que poderia muito bem ser o formato ancestral da família do amaranto – enquanto o formato de ferradura só foi encontrado em três espécies.

“Sementes de C₄ plantas, adaptadas ao crescimento em ambientes quentes e secos, germinaram mais rapidamente com quantidades decrescentes de perisperma, enquanto um padrão oposto fraco foi observado para C₃ plantas”, escreveram Vandelook e seus colegas.

“Da mesma forma, para plantas que crescem em habitats salinos, as sementes germinam mais rapidamente quando a proporção do embrião é maior, enquanto a relação oposta foi observada em plantas de habitats não salinos”.

Embora apenas três espécies tenham embriões enrolados em espiral com pouco ou nenhum tecido nutritivo, os pesquisadores sugeriram que essas sementes podem germinar muito rapidamente à medida que se desenrolam rapidamente. Embriões maiores contendo tecidos nutritivos poderiam dar uma chance melhor de estabelecer e germinar rapidamente para o estresse adotado, C₄ espécies.

O amaranto é uma importante cultura de grãos, pois suas (pseudo)sementes contêm mais proteína do que trigo, arroz ou milho, e podem até ser consumidas como... pipoca. Este estudo mostrou que dissecar sementes e observar a morfologia do embrião pode revelar adaptações únicas dentro da família do amaranto.