日本的一个小组已经利用该技术生产出一种能够避免过早发芽的大麦突变品种

942e70b5f2a1a68.png

在未来几十年时间里,由于农民要应对温度上升和日益异常的条件气候变化,预计作物产量和粮食安全将要面对巨大的影响。致力于解决这一问题的科学家们继续证明像CRISPR这样的基因编辑工具可以发挥作用,而现在,日本的一个小组已经利用该技术生产出一种能够避免过早发芽的大麦突变品种。

作为世界上种植最广泛的作物之一,大麦被用于面包、谷物、动物饲料等各种用途,同时也是啤酒和威士忌等酒精饮料的麦芽来源。然而大麦种植者经常遇到的一个问题是–收获前发芽。由于收获前的意外降雨造成的高湿度会导致谷物过早发芽进而使谷物大大贬值。

虽然之前有研究表明可以利用基因工程来延长谷物的休眠期以防止这种情况发生,但这可能会对其在麦芽生产中的使用产生负面影响。科学家们多年来一直致力于解决这一难题,他们希望通过CRISPR基因编辑工具来解决。现在,冈山大学的一个团队认为他们已经找到了解决方案。

负责领导这项研究的Hiroshi Hisano博士指出:“我们认识到有必要战略性地操纵作物,以此来应对稳步加剧的气候变化的影响。由于我们的合作研究小组已经发展了大麦精确基因组编辑的专业知识,所以我们决定最初采使用同样的方法。此外,以前的研究已经确定了大麦中特定的谷物和种子休眠基因–qsd1和qsd2。因此,我们的操作方式相当明确。”

科学家们以一种被称为黄金大麦(Golden Promise)的大麦为基础,然后使用CRISPR技术创造出了具有这些休眠基因中的一个或两个突变体的基因工程版本。所有这些突变体都表现出所谓的脱落酸的积累,这是一个跟发芽延迟相一致的特征,不过研究小组的分析还显示,还有其他一些因素在起作用。比如用过氧化氢处理突变体可以促进发芽,而暴露在低温下也可以促进发芽。其中,Qsd1突变体表现出部分减少的谷物休眠,而qsd2突变体可以在黑暗中发芽但不能在光下发芽。

“我们可以利用CRISPR/Cas9技术成功地生产出对收获前发芽有抵抗力的突变大麦,”Hisano说道,“同时,我们的研究不仅明确了qsd1和qsd2在谷物发芽或休眠中的作用,而且还确定了qsd2发挥了更重要的作用。”

这项研究标志着对世界上使用最广泛的作物进行微调以更好地处理气候变化的影响的努力向前迈出了重要一步。在这个研究领域,我们最近还看到了其他一些有前景的进展,包括编辑马铃薯和水稻的核糖核酸以提高50%的产量、设计作物以减少25%的水、创造四季皆宜的西兰花甚至改变作物使其在地下储存更多的碳。

0

更多精彩