如果在丰收季节之前，来了一场大雨，农民可能会面临大麦不合时宜地发芽，导致不可预测的问题。发芽的大麦，其市场价格要低得多，这样给“听天由命”的农民和企业带来了沉重的经济负担。而且，气候变化的加剧让这种情况变得更加不乐观。

因此，丰收季前大麦发芽的问题一直困扰着农业研究人员。通过基因操作延长谷物休眠期，可以避免丰收季前发芽。然而，休眠会干扰麦芽生产，还会导致播种时发芽不均匀。解决这些问题对于高质量大麦生产是非常重要的。

近日，日本的一组科学家为这个问题提供了解决方案。为了获得完美的大麦，他们采用了最新的基因操作技术——基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术。

研究人员表示，之前的研究已经确定了大麦中特定的谷物和种子休眠基因，称为Qsd1和 Qsd2。因此，研究的方法就非常明确了。

使用CRISPR/Cas9靶向诱变，研究团队对大麦的样本进行基因操作，使其成为单突变体（qsd1或qsd2）或双突变体（qsd1和qsd2）。然后，继续对所有突变体和非突变样品进行发芽测定。

随后，与非突变体相比，所有突变体均表现出延迟萌发，但具有突变体特异性或条件特性。

3%过氧化氢处理促进了突变体的萌发；所有突变体暴露于寒冷的温度，这在很大程度上促进了发芽，表明谷物的突变体并没有死亡，而是休眠了更长时间。

由于qsd2，单突变体中的qsd1突变部分降低了长粒休眠；和qsd2突变体可以在黑暗中发芽，但不能在光中发芽。此外，所有突变体都显示脱落酸积聚，与观察到的延迟萌发条件一致。值得注意的是，这种脱落酸积累本身并不能维持长期的谷物休眠，后者对于高质量的大麦生产很重要。

研究者表示，使用CRISPR/Cas9技术成功地生产了对丰收季前发芽具有抗性的突变大麦。此外，研究不仅阐明了qsd1和qsd2在谷物萌发或休眠中的作用，而且还显示qsd2发挥了更重要的作用。

总体而言，这项研究是通过有效基因操作进行作物改良研究的里程碑。研究人员希望能够使用增强的生物技术来解决食品和环境问题。

题为Regulation of germination by targeted mutagenesis of grain dormancy genes in barley的相关研究论文发表在《植物生物技术杂志》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13692

标签： 基因编辑 大麦