农作物种子休眠机制的奥秘,近日被国际科研团队成功破译。由中国科学院青藏高原研究所牵头,联合丹麦等国实验室及多家科研机构组成的团队,在种子休眠调控领域取得突破性进展,相关成果为应对全球性农业难题提供了关键理论支撑。
每年因穗发芽导致的作物减产问题,给全球农业带来数百亿元直接经济损失。这种在收获期遇雨即萌发的现象,长期困扰着小麦、大麦等禾本科作物的生产安全。科研团队通过系统研究,发现种子内部存在一套精密的"生物闹钟"系统,能够精准感知环境变化并调控萌发时机。
研究聚焦于大麦基因组中的MKK3基因,该基因通过独特的串联重复机制发挥调控作用。不同品种大麦的MKK3基因存在1至15个不等的重复拷贝,每个拷贝携带的氨基酸序列也存在差异。这种结构特征使种子能够根据基因重复次数和蛋白激酶活性强度,形成多样化的休眠时长调控模式,如同通过调节闹钟的重复频率和音量大小来控制唤醒时间。
实验数据显示,携带更多基因拷贝的大麦品种表现出更强的休眠特性,其种子在适宜萌发条件下的延迟天数显著增加。通过基因编辑技术调整MKK3的重复数量,科研人员成功改变了种子的休眠周期,验证了该基因作为"生物闹钟"核心组件的功能。这项发现不仅解释了自然界中种子休眠时长差异的遗传基础,更为培育抗穗发芽作物品种开辟了新路径。











