The Crop Journal | 长江大学联合莫道克大学揭示醛氧化酶HvAO1调控萌发及麦芽品质

摘要：大麦是全球广泛栽培的第四大禾谷类作物，可用于食用、饲料与酿造啤酒。大麦休眠性弱易造成穗发芽现象，而啤酒大麦则需要快速整齐的萌发与良好的麦芽品质。位于5号染色体末端的SD2（seed dormancy 2）是控制大麦休眠特性最重要的QTL。SD2中的主效基因负向

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大麦是全球广泛栽培的第四大禾谷类作物，可用于食用、饲料与酿造啤酒。大麦休眠性弱易造成穗发芽现象，而啤酒大麦则需要快速整齐的萌发与良好的麦芽品质。位于5号染色体末端的SD2（seed dormancy 2）是控制大麦休眠特性最重要的QTL。SD2中的主效基因负向调控穗发芽抗性和麦芽品质，因此利用这些基因难以兼顾适度穗发芽抗性及优良麦芽品质，难以应用于育种实践。

近日，长江大学联合莫道克大学在The Crop Journal在线发表了题为“Natural variations in a barley aldehyde oxidase 1 gene affect seed germination and malting quality”的研究论文。作者前期鉴定到大麦中一个IAA/ABA合成代谢途径的醛氧化酶基因1（aldehyde oxidase, AO），该基因的自然变异可对穗发芽抗性与麦芽品质进行微调。

作者以大麦双单倍体群体（AC Metcalfe/Baudin）为研究对象，分析了位于5H染色体端粒末端SD2区域附近的大麦醛氧化酶1（HvAO1）基因，并验证了其与种子萌发和麦芽品质的关系。醛氧化酶催化吲哚乙醛和脱落醛等醛类氧化生成吲哚-3-乙酸和脱落酸，这是IAA/ABA生物合成的最后一步，影响种子中最终的IAA/ABA浓度，从而影响种子休眠。序列分析显示AC Metcalfe和Baudin在HvAO1启动子区域上存在显著差异。通过种子萌发试验、遗传变异分析、基因表达和植物激素测定等综合分析，发现休眠特性强的Baudin的HvAO1基因启动子区序列变异与休眠性弱的AC Metcalfe相比，具有较高的HvAO1基因表达水平和ABA水平（图1）。