科学家利用CRISPR/Cas9技术获得能抵抗收获前发芽的基因编辑大麦

科学家们利用CRISPR/Cas9技术开发并研究了能抵抗收获前发芽的基因编辑大麦。在收获季节前的一场意外的雨之后，农民可能会面临大麦不合时宜地发芽这一不可预测的问题。发芽的大麦的市场价格大大降低，给农民和企业带来了经济负担。气候变化的加剧也没有使这种情况得到改善。

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因此，收获前发芽的问题让农业研究人员忙了很久。收获前发芽可以通过基因操作延长谷物的“休眠期”来避免。然而，这种休眠会干扰麦芽生产，也会导致播种时发芽不均匀。因此，平衡这些问题对于高质量的大麦生产是必要的。

现在，由日本冈山大学副教授Hiroshi Hisano博士领导的一个科学家团队为这个古老的问题提供了一个解决方案。为了获得“完美”的大麦，他们寻求最新的基因操作技术--基于CRISPR/Cas9的基因编辑。谈到他们追求完美大麦的动机时， Hisano博士说：“我们认识到有必要对作物进行战略性操作，以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，我们决定最初采用同样的方法。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，称为Qsd1和Qsd2。因此，我们的操作方式相当明确。”他们的发现已作为研究文章发表在《植物生物技术杂志》上。

为了获得感兴趣的大麦，Hisano博士和他的团队使用CRISPR/Cas9靶向诱变对“Golden Promise”大麦的样本进行遗传操作，使其成为单突变体（qsd1，或qsd2），或双突变体（qsd1和qsd2）。然后，他们继续对所有突变体和非突变体样本进行发芽试验。

随后，与非突变体相比，他们对突变体获得的结果非常有趣。所有的突变体都显示出发芽延迟，但也有突变体特有的或条件性的特性。3%的过氧化氢处理促进了突变体的发芽；将所有突变体暴露在低温下，很大程度上促进了发芽，表明突变体的谷粒没有死亡，而是休眠了更长时间。单个突变体的qsd1突变部分减少了长粒休眠，这是由于qsd2的原因；而且qsd2突变体可以在黑暗中发芽，但不能在光下发芽。另外，所有的突变体都显示出赤霉酸的积累，与观察到的发芽延迟的条件一致。值得注意的是，这种赤霉酸的积累本身并不能维持谷物的长期休眠，而后者对高质量的大麦生产非常重要。

研究人员欣喜若狂，因为他们在植物生物技术方面的努力获得了成功。Hisano博士感叹道：“我们可以利用CRISPR/Cas9技术成功地生产出抗收获前发芽的突变大麦。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。”

总的来说，这项研究是目前和未来作物改良研究的一个里程碑，使用像CRISPR/Cas9提供的高效基因操作。研究人员希望，他们有可能利用其增强的生物技术，解决人类目前在全世界面临的粮食和环境问题。

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