记者从中国科学院青藏高原研究所获悉，该所古生态与人类适应团队联合全球数十家科研机构，破解了大麦种子休眠的关键机制，为通过基因组设计育种、构建可持续的高性能农业体系提供了可能，也为应对未来极端气候变化与人口爆发性增长带来的粮食安全挑战提供了新途径。该成果近日在国际学术期刊《科学》发表。
种子休眠，是指种子在适宜发芽的条件下仍“按兵不动”，直到环境真正安全才“启动”发芽，是农作物在驯化过程中被深刻改造的关键性状之一。然而，种子休眠是一把“双刃剑”：
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休眠时间太短，成熟种子遇连阴雨易在穗上提前发芽，降低产量和品质；
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休眠时间太长，则会影响复种时机和出苗整齐度。
高MKK3激酶活性影响下种子短休眠时间导致的大麦穗上发芽现象。
研究发现，一个名为MKK3的基因通过两方面因素：基因的拷贝数与氨基酸变异控制的激酶活性，塑造了大麦在全球不同气候区的休眠节律。研究团队系统解析了全球1000余份大麦种子MKK3的时空演化格局，发现气候和农业需求是人类选择MKK3类型的指挥棒。
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东亚季风区偏爱“低活性模式”MKK3，休眠期长，可避开收获季节湿热气候导致的穗发芽问题；
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而在青藏高原，裸大麦（青稞）选择了全球“最高活性模式”。
经过长期选育，青稞拥有全球几乎最强的MKK3活性，表现出最弱的休眠性和最强的种子萌发活性。针对青藏高原的极端气候，尤其是高海拔地区大麦收获期（9至10月）频发的低温问题，当地形成了独特的适应性农艺实践，即在籽粒未完全成熟时即进行收获，其后通过自然风干与焙炒、研磨等采后处理，使其便于冬季储存与食用。这种极端的种子休眠性状选择，可以确保提前收获的种子在播种后能迅速激活以适应青藏高原严苛环境，确保大部分籽粒萌发。
该成果为粮食抗逆育种提供了可操作的分子模块，MKK3的双重调控机制可直接用于分子育种，为当前全球气候变化条件下的农业可持续发展提供支撑。
