控制大麥種子休眠時(shí)間“開(kāi)關(guān)”找到

　　12月24日，記者從中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所獲悉，該所科研人員聯(lián)合多家國(guó)內(nèi)外單位的科研人員組成國(guó)際團(tuán)隊(duì)，共同揭開(kāi)了大麥種子休眠時(shí)間背后的遺傳奧秘，為未來(lái)設(shè)計(jì)抗逆作物、保障全球糧食安全提供了重要科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

　　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(shí)，仍暫不萌發(fā)，直至環(huán)境真正安全后才開(kāi)始生長(zhǎng)的生物學(xué)特性。這一特性在農(nóng)作物馴化過(guò)程中曾被廣泛選擇和改造。但它猶如一把雙刃劍：休眠期過(guò)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(guò)長(zhǎng)，又會(huì)耽誤農(nóng)時(shí)，影響下茬作物的播種與出苗整齊度。

　　在這項(xiàng)研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，一個(gè)名為MKK3的基因通過(guò)“拷貝數(shù)+激酶活性”雙輪驅(qū)動(dòng)調(diào)控自身基因活性，以此來(lái)精準(zhǔn)控制大麥種子的休眠時(shí)間。“基因拷貝數(shù)越多，表達(dá)量越大，種子休眠性越弱；氨基酸變異控制的激酶活性越強(qiáng)，種子休眠性越弱。二者協(xié)同作用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)MKK3基因總體活性的精細(xì)調(diào)控，進(jìn)而決定作物種子的休眠時(shí)間?！闭撐墓餐谝蛔髡?、中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員王昱程說(shuō)。

　　基于這一機(jī)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(fēng)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(shuō)：“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(jī)制可直接用于分子育種，通過(guò)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(jìn)而控制種子的休眠與發(fā)芽，為當(dāng)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。”

（文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

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