如果在豐收季節之前，來了一場大雨，農民可能會面臨大麥不合時宜地發芽，導致不可預測的問題。發芽的大麥，其市場價格要低得多，這樣給“聽天由命”的農民和企業帶來了沉重的經濟負擔。而且，氣候變化的加劇讓這種情況變得更加不樂觀。

因此，豐收季前大麥發芽的問題一直困擾著農業研究人員。通過基因操作延長谷物休眠期，可以避免豐收季前發芽。然而，休眠會干擾麥芽生產，還會導致播種時發芽不均勻。解決這些問題對于高質量大麥生產是非常重要的。

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

研究人員表示，之前的研究已經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，研究團隊對大麥的樣本進行基因操作，使其成為單突變體（qsd1或qsd2）或雙突變體（qsd1和qsd2）。然后，繼續對所有突變體和非突變樣品進行發芽測定。

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

3%過氧化氫處理促進了突變體的萌發；所有突變體暴露于寒冷的溫度，這在很大程度上促進了發芽，表明谷物的突變體并沒有死亡，而是休眠了更長時間。

由于qsd2，單突變體中的qsd1突變部分降低了長粒休眠；和qsd2突變體可以在黑暗中發芽，但不能在光中發芽。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期的谷物休眠，后者對于高質量的大麥生產很重要。

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

總體而言，這項研究是通過有效基因操作進行作物改良研究的里程碑。研究人員希望能夠使用增強的生物技術來解決食品和環境問題。

題為Regulation of germination by targeted mutagenesis of grain dormancy genes in barley的相關研究論文發表在《植物生物技術雜志》上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：

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

標簽： 基因編輯 大麥