一个国际研究小组在大麦植物中发现了一种新机制，可以帮助作物种植者在气温升高时实现高产。
由于粮食生产对不断变化的环境条件高度敏感，众所周知，气温升高会减少每株植物可生产的种子数量。一种解决方案是增加每个“穗状花序”上的花朵或树枝的数量，穗状花序是收获谷物的生殖结构。
在Nature Plants 上发表的一项研究中，由阿德莱德大学韦特研究所和上海交通大学植物科学与育种联合实验室的张大兵教授领导的研究探索了通过响应植物的繁殖机制增加种子产量的可能性。到高温。
“小麦和大麦等谷物对澳大利亚经济的价值超过 $12B，”主要作者、阿德莱德大学韦特研究所的李刚博士说。
“在较高温度下控制每株植物产生的谷物数量的基因对育种者和研究人员来说确实是有吸引力的目标，尤其是在环境条件不断变化的情况下。
“长期以来，人们一直认为温度等环境因素是造成谷物之间生物结构多样性的原因。然而，结构变化背后的机制在很大程度上是未知的，这就是为什么这项研究很重要。”
在这项研究中，张教授的团队发现了一种新机制，大麦蛋白 HvMADS1 通过该机制调节每个穗上产生的花朵数量，以响应高温。研究人员能够证明 HvMADS1 对于在高环境温度下保持不分枝的大麦穗至关重要。
使用高效的基因组编辑技术，研究人员能够生成缺乏 HvMADS1 功能的新植物，有效地将未分枝的大麦穗转化为分枝结构，在高环境温度下开花更多。
“这最终可能导致每株植物生产更多的谷物，”李博士说。
共同作者、韦特研究所副所长马修·塔克副教授说：“这项研究揭示了这种蛋白质家族在响应热变化和指导茎上花的组成方面的新作用。
“随着全球预测的短期到中等温度上升，植物科学家和育种者面临着巨大的挑战，他们需要产生在较高温度下养活不断增长的人口所需的作物产量。
“通过更好地了解支撑理想植物性状以响应温度的基因，科学家可以提供有关培育气候智能型植物以维持生产力的见解。”
研究人员表示，这项工作为作物育种潜力提供了新的途径，以克服耐热性和高产之间的传统妥协。
“这项合作研究证明了国际合作伙伴关系在实现基础科学突破方面的重要性，以及阿德莱德大学韦特研究所经常使用的作物基因编辑策略的价值，”塔克副教授说。
