12月24日，記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉，該所科研人員聯(lián)合多家國內(nèi)外單位的科研人員組成國際團隊，共同揭開了大麥種子休眠時間背后的遺傳奧秘，為未來設(shè)計抗逆作物、保障全球糧食安全提供了重要科學依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》。

所謂種子休眠，是指種子在具備適宜的水分、溫度和光照等發(fā)芽條件時，仍暫不萌發(fā)，直至環(huán)境真正安全后才開始生長的生物學特性。這一特性在農(nóng)作物馴化過程中曾被廣泛選擇和改造。但它猶如一把雙刃劍：休眠期過短，種子易在田間或穗上遇雨提前發(fā)芽，導(dǎo)致作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降；休眠期過長，又會耽誤農(nóng)時，影響下茬作物的播種與出苗整齊度。

在這項研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，一個名為MKK3的基因通過“拷貝數(shù)+激酶活性”雙輪驅(qū)動調(diào)控自身基因活性，以此來精準控制大麥種子的休眠時間?！盎蚩截悢?shù)越多，表達量越大，種子休眠性越弱；氨基酸變異控制的激酶活性越強，種子休眠性越弱。二者協(xié)同作用，可實現(xiàn)對MKK3基因總體活性的精細調(diào)控，進而決定作物種子的休眠時間?！闭撐墓餐谝蛔髡摺⒅袊茖W院青藏高原研究所研究員王昱程說。

基于這一機制，科研人員分析了全球1000多份大麥種子的MKK3基因，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的人類根據(jù)不同氣候與農(nóng)業(yè)需求，選擇了種植不同MKK3基因類型的大麥：東亞季風區(qū)偏好“低活性”MKK3基因類型大麥以抗穗發(fā)芽；北歐為啤酒釀造品質(zhì)選擇了“弱休眠”MKK3基因類型大麥。

王昱程說：“該成果為糧食抗逆育種提供了可操作的分子模塊，MKK3基因的雙重調(diào)控機制可直接用于分子育種，通過拷貝數(shù)的增減或單堿基編輯使氨基酸變異改變激酶活性，即可微調(diào)種子休眠期，進而控制種子的休眠與發(fā)芽，為當前全球氣候變化條件下的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支撐?！保ㄓ浾哧懗蓪挘?/p>

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