【黃河啤酒官方網(wǎng)站】如果在豐收季節(jié)之前，來(lái)了一場(chǎng)大雨，農(nóng)民可能會(huì)面臨大麥不合時(shí)宜地發(fā)芽，導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。發(fā)芽的大麥，其市場(chǎng)價(jià)格要低得多，這樣給“聽(tīng)天由命”的農(nóng)民和企業(yè)帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。而且，氣候變化的加劇讓這種情況變得更加不樂(lè)觀。

因此，豐收季前大麥發(fā)芽的問(wèn)題一直困擾著農(nóng)業(yè)研究人員。通過(guò)基因操作延長(zhǎng)谷物休眠期，可以避免豐收季前發(fā)芽。然而，休眠會(huì)干擾麥芽生產(chǎn)，還會(huì)導(dǎo)致播種時(shí)發(fā)芽不均勻。解決這些問(wèn)題對(duì)于高質(zhì)量大麥生產(chǎn)是非常重要的。

近日，日本的一組科學(xué)家為這個(gè)問(wèn)題提供了解決方案。為了獲得完美的大麥，他們采用了最新的基因操作技術(shù)——基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù)。

研究人員表示，之前的研究已經(jīng)確定了大麥中特定的谷物和種子休眠基因，稱為Qsd1和 Qsd2。因此，研究的方法就非常明確了。

使用CRISPR/Cas9靶向誘變，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)大麥的樣本進(jìn)行基因操作，使其成為單突變體（qsd1或qsd2）或雙突變體（qsd1和qsd2）。然后，繼續(xù)對(duì)所有突變體和非突變樣品進(jìn)行發(fā)芽測(cè)定。

隨后，與非突變體相比，所有突變體均表現(xiàn)出延遲萌發(fā)，但具有突變體特異性或條件特性。

3%過(guò)氧化氫處理促進(jìn)了突變體的萌發(fā)；所有突變體暴露于寒冷的溫度，這在很大程度上促進(jìn)了發(fā)芽，表明谷物的突變體并沒(méi)有死亡，而是休眠了更長(zhǎng)時(shí)間。

由于qsd2，單突變體中的qsd1突變部分降低了長(zhǎng)粒休眠；和qsd2突變體可以在黑暗中發(fā)芽，但不能在光中發(fā)芽。此外，所有突變體都顯示脫落酸積聚，與觀察到的延遲萌發(fā)條件一致。值得注意的是，這種脫落酸積累本身并不能維持長(zhǎng)期的谷物休眠，后者對(duì)于高質(zhì)量的大麥生產(chǎn)很重要。

研究者表示，使用CRISPR/Cas9技術(shù)成功地生產(chǎn)了對(duì)豐收季前發(fā)芽具有抗性的突變大麥。此外，研究不僅闡明了qsd1和qsd2在谷物萌發(fā)或休眠中的作用，而且還顯示qsd2發(fā)揮了更重要的作用。

總體而言，這項(xiàng)研究是通過(guò)有效基因操作進(jìn)行作物改良研究的里程碑。研究人員希望能夠使用增強(qiáng)的生物技術(shù)來(lái)解決食品和環(huán)境問(wèn)題。

題為Regulation of germination by targeted mutagenesis of grain dormancy genes in barley的相關(guān)研究論文發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志》上。