農作物種子休眠機制的奧秘,近日被國際科研團隊成功破譯。由中國科學院青藏高原研究所牽頭,聯合丹麥等國實驗室及多家科研機構組成的團隊,在種子休眠調控領域取得突破性進展,相關成果為應對全球性農業難題提供了關鍵理論支撐。
每年因穗發芽導致的作物減產問題,給全球農業帶來數百億元直接經濟損失。這種在收獲期遇雨即萌發的現象,長期困擾著小麥、大麥等禾本科作物的生產安全。科研團隊通過系統研究,發現種子內部存在一套精密的"生物鬧鐘"系統,能夠精準感知環境變化并調控萌發時機。
研究聚焦于大麥基因組中的MKK3基因,該基因通過獨特的串聯重復機制發揮調控作用。不同品種大麥的MKK3基因存在1至15個不等的重復拷貝,每個拷貝攜帶的氨基酸序列也存在差異。這種結構特征使種子能夠根據基因重復次數和蛋白激酶活性強度,形成多樣化的休眠時長調控模式,如同通過調節鬧鐘的重復頻率和音量大小來控制喚醒時間。
實驗數據顯示,攜帶更多基因拷貝的大麥品種表現出更強的休眠特性,其種子在適宜萌發條件下的延遲天數顯著增加。通過基因編輯技術調整MKK3的重復數量,科研人員成功改變了種子的休眠周期,驗證了該基因作為"生物鬧鐘"核心組件的功能。這項發現不僅解釋了自然界中種子休眠時長差異的遺傳基礎,更為培育抗穗發芽作物品種開辟了新路徑。











