在未來幾十年時間裡，由於農民要應對溫度上升和日益異常的條件氣候變化，預計作物產量和糧食安全將要面對巨大的影響。致力於解決這一問題的科學家們繼續證明像CRISPR這樣的基因編輯工具可以發揮作用，而現在，日本的一個小組已經利用該技術生產出一種能夠避免過早發芽的大麥突變品種。
作為世界上種植最廣泛的作物之一，大麥被用於麵包、穀物、動物飼料等各種用途，同時也是啤酒和威士忌等酒精飲料的麥芽來源。然而大麥種植者經常遇到的一個問題是–收穫前發芽。由於收穫前的意外降雨造成的高濕度會導致穀物過早發芽進而使穀物大大貶值。
雖然之前有研究表明可以利用基因工程來延長穀物的休眠期以防止這種情況發生，但這可能會對其在麥芽生產中的使用產生負面影響。科學家們多年來一直致力於解決這一難題，他們希望通過CRISPR基因編輯工具來解決。現在，岡山大學的一個團隊認為他們已經找到了解決方案。
負責領導這項研究的Hiroshi Hisano博士指出：“我們認識到有必要戰略性地操縱作物，以此來應對穩步加劇的氣候變化的影響。由於我們的合作研究小組已經發展了大麥精確基因組編輯的專業知識，所以我們決定最初采使用同樣的方法。此外，以前的研究已經確定了大麥中特定的穀物和種子休眠基因–qsd1和qsd2。因此，我們的操作方式相當明確。”
科學家們以一種被稱為黃金大麥(Golden Promise)的大麥為基礎，然後使用CRISPR技術創造出了具有這些休眠基因中的一個或兩個突變體的基因工程版本。所有這些突變體都表現出所謂的脫落酸的積累，這是一個跟發芽延遲相一致的特徵，不過研究小組的分析還顯示，還有其他一些因素在起作用。比如用過氧化氫處理突變體可以促進發芽，而暴露在低溫下也可以促進發芽。其中，Qsd1突變體表現出部分減少的穀物休眠，而qsd2突變體可以在黑暗中發芽但不能在光下發芽。
“我們可以利用CRISPR/Cas9技術成功地生產出對收穫前發芽有抵抗力的突變大麥，”Hisano說道，“同時，我們的研究不僅明確了qsd1和qsd2在穀物發芽或休眠中的作用，而且還確定了qsd2發揮了更重要的作用。”
這項研究標誌着對世界上使用最廣泛的作物進行微調以更好地處理氣候變化的影響的努力向前邁出了重要一步。在這個研究領域，我們最近還看到了其他一些有前景的進展，包括編輯馬鈴薯和水稻的核糖核酸以提高50%的產量、設計作物以減少25%的水、創造四季皆宜的西蘭花甚至改變作物使其在地下儲存更多的碳。