感谢在大萧条开始之前发起的一项实验，研究人员成功识别出大麦令人难以置信的适应能力的基因，这在啤酒和威士忌的生产中是一个关键因素。这一理解可以帮助确保在气候变化加速的情况下作物的生存。
大麦种植的地区涵盖亚洲、埃及、挪威以及南美的安第斯山脉，使其至少在过去12000年里成为全球最重要的粮食作物之一。它能够在不同地区生存与发展的能力，一直以来都得到了随机基因突变的支持。
识别具体的相关基因对于预测哪些类型的大麦能够在面临高温、干旱和更强风暴的地区取得成功至关重要。
加州大学河滨分校的遗传学家丹·科尼希（Dan Koenig）解释道：“育种者早已认识到开发适应当地环境的作物的必要性。一个世纪前，这项实验在加州戴维斯开始，使用来自全球各地的大麦品种，寻找最佳适应当地条件的品种。”
“早期的科学家缺乏识别使大麦在不同环境中茁壮成长的基因的手段。然而，现在我们可以在我实验室中在一次实验中分析数百万的基因变异，”科尼希说。
发表在《科学》杂志上的新研究概述了数十个增强大麦适应性的基因。科尼希表示，一些被识别的基因帮助大麦调整其生殖周期，以优化生长季节。
“如果植物开花太早或太晚，可能会无法产生种子，”科尼希指出。“为了最大化种子产量，开花需要在一个非常特定的时间框架内进行。”
在加利福尼亚，大麦必须在干季开始之前完成开花阶段；否则，种子形成时不会有足够的水。然而，如果开花发生得太早，植物则面临霜冻的风险。研究人员发现，基因在适时开花中起着关键作用，各种基因促进早开花，而另一些基因则限制晚开花。
找到这些基因非常具有挑战性。“研究遗传适应的一个主要问题是，因为我们每年只能种植一代大麦，所以可能需要几十年的时间，”科尼希提到。
幸运的是，科尼希和他的团队可以使用从1929年开始的戴维斯大麦复合交叉实验，该实验是全球最长的生物实验之一，旨在开发适合加利福尼亚市场的新大麦品种。几十年来，育种者测试了成千上万种基因上独特的大麦类型，那些最适应加利福尼亚炎热干燥气候的变种存活下来并变得更加普遍。
科尼希的团队意识到，这个长期实验中的种子可以作为一种时间机器，使他们能够直接观察适应过程并识别与生存相关的基因。
在58个生长季节中，实验田从15000株基因独特的植物过渡到一个代表60%人口的单一谱系——全部不受任何人为选择。
“在进化的短时间内，我们对变化的程度感到震惊，”科尼希评论道。“自然选择在仅仅一个人类的生命期间内，显著改变了整个基因组的遗传多样性。”
研究团队计划利用来自不同气候的长期实验数据进行进一步研究，以探讨开花时间可能如何进行不同调整。
此外，团队还希望理解一个特殊观察：在戴维斯实验期间，适应北加州的多样植物群显著增加了几乎一倍的产量，然而这一改进仍落后于育种者通过选择性育种所取得的成就。
“产量可能与其他特性，如生长速度或高度竞争，”科尼希解释道。“农民更喜欢那些好邻居的植物，然而，这种偏好可能会妨碍环境适应。”
由于大麦与小麦、水稻和玉米有遗传相似性，对其适应性的洞察可能有助于这些其他谷物调整以应对气候极端。
通过采用诸如基因组工程和CRISPR等先进技术，研究人员可能能够创造在更有利的时机开花的作物。
科尼希总结道：“大麦的适应能力是人类文明发展的基础。理解这一点对于持续生产酒精饮料、开发未来作物及增强其适应全球变化的韧性至关重要。”
