日本冈山大学资源植物科学研究所的坂本亘教授与东京大学研究生院农学生命科学研究科的高梨秀树助教和堤伸浩教授等人组成的研究团队明确了可以让农作物高粱的芒（籽实外壳上的细刺）消失的基因。
通过基因操作在有芒的高粱品系（RIL232）中导入此次明确的去芒DAI基因后高粱芒消失的照片，证明了DAI基因具有去芒机能。左图：高粱中有芒的品系（RIL232）。右图：引入DAI基因后变成无芒。（供图：冈山大学坂本亘教授）
禾本科作物和杂草结籽时会在顶端形成名为芒的细刺。在收割前的麦田里，麦穗顶端的麦芒随风摇曳，麦芒还有躲避鸟兽等外敌及散播种子的作用，但也会妨碍作物收割，并导致家畜饲料的适口性下降，所以饲料都尽可能避开有芒作物。
人类在100多年前就知道高粱（禾本科作物）具有不产生芒的显性基因，并一直被用于无芒品种。另一方面，日本的本土高粱品系“高黍” （又名蜀黍、唐黍等）有芒品种较多。研究团队大约在10年前就开始利用新一代测序仪RAD-seq分析高黍与美国品系的杂交品种的基因组。
研究团队由此发现了可以除芒的显性基因DAI。这种基因会产生具有ALOG结构域的蛋白质，这种蛋白质在芒中特异性表达，抑制细胞分裂和伸长。另外研究还发现，将DAI基因导入有芒水稻品种（Kasalath）后，有芒水稻的芒消失，表明DAI基因在不同的谷物之间也能发挥作用。
与在禾本科植物中DNA分析已经取得进展的水稻和玉米等比较发现，DAI基因通过基因重复，仅出现在无芒高粱品种中。此外研究还发现，在美国和非洲大陆的本土品系中，携带DAI基因的无芒品种较多，而在亚洲，不携带DAI基因的有芒品种作物较多。
高粱是株高可达4米的大型作物，作为有助于脱碳的生物能源和生物材料，其生物质用途也备受关注。
坂本教授表示：“此次不仅明确了100年来始终是个谜团的基因详细信息，还将其应用于无芒品种的开发，期待能有助于谷物种植效率的提高以及品种的改良。”
【词注】
■基因重复：含某种基因的DNA区域在基因组中重复出现的现象。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Plant and Cell Physiology
论文：DOMINANT AWN INHIBITOR encodes the ALOG protein originating from gene duplication and inhibits awn elongation by suppressing cell proliferation and elongation in sorghum
DOI：10.1093/pcp/pcac057
URL：doi.org/10.1093/pcp/pcac057
