一場突如其來的大雨過后，在收獲季節(jié)之前，農(nóng)民可能會面臨大麥過早發(fā)芽的不可預(yù)知的問題。發(fā)芽的大麥的市場價(jià)格相當(dāng)?shù)停o農(nóng)民和企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，他們在農(nóng)業(yè)中的生存受大自然的擺布。氣候變化的加劇也沒有使這種情況好轉(zhuǎn)。
因此，收獲前發(fā)芽的問題長期困擾著農(nóng)業(yè)研究人員。通過基因操作延長谷物休眠期可以避免收獲前發(fā)芽。然而，這種休眠會干擾麥芽生產(chǎn)，并且還會導(dǎo)致播種時(shí)發(fā)芽不均勻。因此，平衡這些問題對于高質(zhì)量大麥生產(chǎn)是必要的。
現(xiàn)在，由岡山大學(xué)副教授 Hiroshi Hisano 博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家為這個(gè)古老的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(shù)——基于 CRISPR/Cas9 的基因編輯。在談到他們追求完美大麥藝術(shù)的動(dòng)機(jī)時(shí)，Hisano 博士說：“我們認(rèn)識到有必要戰(zhàn)略性地操縱作物以抵御不斷加劇的氣候變化的影響。由于我們的合作研究小組已經(jīng)在大麥的精確基因組編輯方面積累了專業(yè)知識，因此我們最初決定采用相同的方法。此外，之前的研究已經(jīng)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，我們的作案手法非常明確。
為了獲得感興趣的大麥，Hisano 博士和他的團(tuán)隊(duì)使用 CRISPR/Cas9 靶向誘變對“黃金承諾”大麥樣本進(jìn)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，他們繼續(xù)對所有突變體和非突變樣品進(jìn)行發(fā)芽測定。
隨后，與非突變體相比，他們對突變體獲得的結(jié)果非常有趣。所有突變體均表現(xiàn)出延遲萌發(fā)，但存在突變體特異性或條件特性。3%過氧化氫處理促進(jìn)突變體萌發(fā);所有突變體暴露在低溫下很大程度上促進(jìn)了發(fā)芽，這表明突變體的谷物并沒有死亡，而是休眠了更長的時(shí)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(fā)芽，但不能在光中發(fā)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(fā)條件一致。值得注意的是，這種脫落酸的積累本身并不能維持谷物的長期休眠，
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