据美国威斯康星大学2017年6月5日报道，威斯康星大学麦迪逊分校（the University of Wisconsin–Madison）的研究人员发现了一个可以阻止禾本科作物在适宜的季节到来之前进入花期的基因。这一发现将能够帮助作物育种者和工程师从粮食和能源作物中得到更多收获。
冬天绝非开花的季节，所以很多植物在演化过程中渐渐具备了待雪融后再聚集养分绽放花朵的能力。随着春天来临，气候变暖，日照变长，且发生破坏性霜冻的风险降低，植物便会苏醒开花——这便是春化（vernalization）的过程。在这个过程中，在寒冷期结束之前植物都不会开花。“许多植物都是在秋季成熟，避免在天气寒冷时开花，有些小麦品种就是一个很好的例子，”威斯康星大学麦迪逊分校的生物化学和遗传学教授瑞克·阿莫西诺（Rick Amasino）表示，“具有这种特性的作物可以充分利用整个春季生长，到秋天成熟。”
最初，此项目研究人员并不清楚是什么控制着VRN1，使植物不会在秋天或冬季温暖期开花。他们做了大量的工作来确认影响开花过程的基因。阿莫西诺和博士后研究人员丹尼尔·伍兹（Daniel Woods）及其同行通过将一小株名为“二穗短柄草（Brachypodium）”或是紫色短柄草（false purple brome）的地中海植物放入模拟寒冷季节的实验冰箱，经过细致观察与分析，最终了解到，禾本科植物中有一个称为VRN1的基因，该基因通过刺激其他基因组的活动来加速春化过程。与此同时，通过对开花前经历过典型的从冷到暖过渡的二穗短柄草植物的DNA和没有经历这种过渡便开花的植物突变体DNA的比较，研究人员发现RVR1基因的作用在于抑制VRN1。
研究报告第一作者伍兹表示，“对于许多作物品种来说，要弄清楚其复杂过程背后的遗传学原理是很困难的，所以我们使用一株拥有密切关联基因组的小型植物作为模型，以满足春化条件的分子基础,我们发现了一种在冬天到来之前抑制VRN1基因的基因。”
此项目研究人员认为RVR1在其他需要春化的温带禾本科植物中起着相同的作用，这是一个发挥作用极大的基因组。2017年6月5日，该项目研究报告发表在美国国家科学院（National Academy of Sciences）院刊上。
伍兹表示，“包括玉米、小麦、燕麦、黑麦和大麦在内的禾本科植物提供了全人类80％以上的热量摄入。某些国家，仅稻米就提供了高达70％的热量。如果把我们直接吃的食物和我们同样依赖的食草动物算在一起的话，很明显，禾本类作物可以决定世界的运转。”同时，阿莫西诺谈到，“虽然新发现的基因可能引起谷物种植者的兴趣，其实这些禾本类作物也是很好的燃料”。
作为生物燃料（如乙醇）生产原料的柳枝稷则无需春化问题，它生长在靠北部的中西部地区，一般在初夏季节开花、生长。“我们认为从二穗短柄草中提取RVR1基因并植入柳枝稷中很有可能延迟柳枝稷的开花，”阿莫西诺表示，“在不同程度上延迟柳枝稷开花可能会影响和提高其产量。”
“为何一个品种生长需要16周寒冷期？而另一个品种只需两周的寒冷期？这些品种要适应短的或长的冬季所要求的遗传差异又是什么？”阿莫西诺强调，“禾本类是非常重要的作物，对该类作物开花模型的研究可得到大量的基因活动信息”。阿莫西诺的研究工作得到了国家科学基金会（National Science Foundation）和美国能源部大湖生物能源研究中心（U.S. Department of Energy’s Great Lakes Bioenergy Research Center, GLBRC）的支持。他的实验室与GLBRC的研究人员将继续合作进行适应冬季不同温度和时长的多种类二穗短柄草的研究。
（编译 潘淑春）
