想象一下，大自然像一位调色师，为万物涂抹上生命的色彩。但偶尔，它的“调色盘”也会出点小意外，形成一身素雅白——这便是跨越动物、植物界的“白化”现象。植物的白化像是叶绿素这座“绿色发电厂”因环境压力或基因突变影响叶绿体发育和叶绿素的合成途径，遗传“图纸”发生出错停止运转。这种现象为我们打开了一扇窥探生命遗传奥秘的窗口。大麦作为人类最早驯化的谷物之一，通常具有嫩绿色的稃壳。而某些大麦因自发突变或EMS化学诱变，形成了一种特殊的突变体——其稃壳、叶枕、茎节和茎基部均呈雪白色，而叶片和芒仍保持绿色，宛若自带“美白滤镜”，那白化大麦背后到底蕴藏着怎样的基因之谜呢？

图1 自然界中的白化生物（图片来源于网络）

一、稃壳：不只是“包装”，更是“能量站”

大麦的稃壳，就像种子的一件“天然防护服”。可别小看它，它不仅是“保镖”，更是一层高效的“小型太阳能板”，能通过光合作用制造养分，为籽粒灌浆饱满贡献力量。

如果把籽粒的灌浆过程比作一场“营养冲刺”，那么稃壳就是这个过程中重要的“能量补给站”。千粒重测定试验发现，白化突变体alh.a的“体重”（千粒重）远低于正常大麦（野生型HTX）。这说明，当稃壳因白化而“罢工”时，直接导致籽粒“吃不饱”，从而使产量降低。因此，这个白化突变体成了科学家研究稃壳光合作用的理想实验材料。

图2 野生型HTX（左）与稃壳白化纯合突变体alh.a（右）的形态对比

二、白化之谜：一个基因的“隐身术”

这场“美白魔法”的源头，藏在一个基因里。研究团队发现，这个白化性状由一个“害羞”的隐性基因控制，只有当来自父母双方的这个基因都“犯错”发生突变时，大麦的白化现象显现。

研究团队继续顺藤摸瓜，最终锁定一个名为HvGLK2的基因功能丧失直接导致了这场“白色革命”。

三、 HvGLK2：叶绿体王国的“总工程师”

HvGLK2基因，好比是负责建设叶绿体这座“绿色发电厂”的“总工程师”。它在植物界有很多“亲戚”，共同指挥着叶绿体的发育与运转。研究团队进一步分析，原来这位“总工程师”主要在衰老的叶片、外稃和穗轴等部位“上班”。这就完美解释了为什么它“旷工”（基因突变）只影响了稃壳等部位变白，而叶片和麦芒却依然能“绿意盎然”。

四、白色突变体的“黄金价值”

这项研究如同找到了大麦“调色盘”上的一个关键按钮HvGLK2基因。它不仅解开了稃壳白化的谜题，更为未来的作物育种提供了新的“设计蓝图”。这个白色的突变体，就像一把尺子，能精准评估稃壳光合作用对产量的贡献。随着对HvGLK2基因的深入了解，未来或许能通过“基因剪刀”（基因编辑技术）精准调控它，优化作物的光合效率，为提高产量开辟新路径，同时它那身独特的素雅白也确实具有别样的观赏价值。

参考文献：

孙曼, 安朝丹, 高广奇, 郭杰, 杨平, 蒋枞璁. 大麦稃壳白化突变性状的遗传解析[J]. 作物学报, 2024, 50 (12): 3046-3054.

科学性审核：冯宗云 （四川农业大学 教授）

作者简介

       孙曼，中国农业科学院在读博士研究生，作物遗传育种专业。主要研究方向为大麦育性调控基因的克隆解析和育种应用研究。以第一作者在Plant Journal、作物学报等期刊发表研究论文2篇，并荣获2024年国家奖学金。

       蒋枞璁，中国农业科学院作物科学研究所副研究员，硕士生导师，《植物遗传资源学报》青年编委。主要从事大麦种质资源鉴定与种质创新研究。先后主持国家或省部级科研项目6项，在国际知名期刊发表学术论文10余篇，授权国家发明专利2项。

来源: 中国作物学会

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