控制大麦种子休眠时间“开关”找到

 12月24日，记者从中国科学院青藏高原研究所获悉，该所科研人员联合多家国内外单位的科研人员组成国际团队，共同揭开了大麦种子休眠时间背后的遗传奥秘，为未来设计抗逆作物、保障全球粮食安全提供了重要科学依据。相关研究成果发表于国际学术期刊《科学》。

所谓种子休眠，是指种子在具备适宜的水分、温度和光照等发芽条件时，仍暂不萌发，直至环境真正安全后才开始生长的生物学特性。这一特性在农作物驯化过程中曾被广泛选择和改造。但它犹如一把双刃剑：休眠期过短，种子易在田间或穗上遇雨提前发芽，导致作物减产和品质下降；休眠期过长，又会耽误农时，影响下茬作物的播种与出苗整齐度。

在这项研究中，科研人员发现，一个名为MKK3的基因通过“拷贝数+激酶活性”双轮驱动调控自身基因活性，以此来精准控制大麦种子的休眠时间。“基因拷贝数越多，表达量越大，种子休眠性越弱；氨基酸变异控制的激酶活性越强，种子休眠性越弱。二者协同作用，可实现对MKK3基因总体活性的精细调控，进而决定作物种子的休眠时间。”论文共同第一作者、中国科学院青藏高原研究所研究员王昱程说。

基于这一机制，科研人员分析了全球1000多份大麦种子的MKK3基因，发现不同地区的人类根据不同气候与农业需求，选择了种植不同MKK3基因类型的大麦：东亚季风区偏好“低活性”MKK3基因类型大麦以抗穗发芽；北欧为啤酒酿造品质选择了“弱休眠”MKK3基因类型大麦。

王昱程说：“该成果为粮食抗逆育种提供了可操作的分子模块，MKK3基因的双重调控机制可直接用于分子育种，通过拷贝数的增减或单碱基编辑使氨基酸变异改变激酶活性，即可微调种子休眠期，进而控制种子的休眠与发芽，为当前全球气候变化条件下的农业可持续发展提供支撑。”（记者陆成宽）