記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉，該所古生態與人類適應團隊聯合全球數十家科研機構，破解了大麥種子休眠的關鍵機制，為通過基因組設計育種、構建可持續的高性能農業體系提供了可能，也為應對未來極端氣候變化與人口爆發性增長帶來的糧食安全挑戰提供了新途徑。該成果近日在國際學術期刊《科學》發表。
種子休眠，是指種子在適宜發芽的條件下仍“按兵不動”，直到環境真正安全才“啟動”發芽，是農作物在馴化過程中被深刻改造的關鍵性狀之一。然而，種子休眠是一把“雙刃劍”：
休眠時間太短，成熟種子遇連陰雨易在穗上提前發芽，降低產量和品質；
休眠時間太長，則會影響復種時機和出苗整齊度。
△高MKK3激酶活性影響下種子短休眠時間導致的大麥穗上發芽現象
研究發現，一個名為MKK3的基因通過兩方面因素：基因的拷貝數與氨基酸變異控制的激酶活性，塑造了大麥在全球不同氣候區的休眠節律。研究團隊系統解析了全球1000余份大麥種子MKK3的時空演化格局，發現氣候和農業需求是人類選擇MKK3類型的指揮棒。
東亞季風區偏愛“低活性模式”MKK3，休眠期長，可避開收獲季節濕熱氣候導致的穗發芽問題；
而在青藏高原，裸大麥（青稞）選擇了全球“最高活性模式”。
經過長期選育，青稞擁有全球幾乎最強的MKK3活性，表現出最弱的休眠性和最強的種子萌發活性。針對青藏高原的極端氣候，尤其是高海拔地區大麥收獲期（9至10月）頻發的低溫問題，當地形成了獨特的適應性農藝實踐，即在籽粒未完全成熟時即進行收獲，其后通過自然風干與焙炒、研磨等采后處理，使其便于冬季儲存與食用。這種極端的種子休眠性狀選擇，可以確保提前收獲的種子在播種后能迅速激活以適應青藏高原嚴苛環境，確保大部分籽粒萌發。
該成果為糧食抗逆育種提供了可操作的分子模塊，MKK3的雙重調控機制可直接用于分子育種，為當前全球氣候變化條件下的農業可持續發展提供支撐。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）
