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基因的适应性变化能让稻子挺过长时间水淹

American Association for the Advancement of Science

当洪水水位上升时,某些水稻品种会快速地长高以避免被水淹没。一项新的研究确认了水稻适应深水的关键基因– SD1(SEMIDWARF1),与其完全相同的一个基因变异株开启了增加稻谷产量的绿色革命。作者说,这一基因在栽培稻中发挥如此多样作用的能力凸显了“植物适应策略中内在的复杂性和分子可塑性”。深水稻种可在易涝区通过快速增长稻子的茎秆以保证稻叶处于水面之上而挺过长达数月的水淹期。尽管植物荷尔蒙乙烯和赤霉素(GA)被认为会触发以公尺计的生长突增,但这一适应反应的遗传机理和来源则仍然难以捉摸。Takeshi Kuroha 等人用挑选的亚洲稻与深水稻品种开展了一个全基因组范围内的相关研究,旨在寻找这一淹水诱发生长的调控因子。他们现在揭示了一种新型的分子机制,他们称其为“乙烯 - 赤霉素接替”机制。在水淹时,气态的植物激素乙烯会在植物体内累积,它会诱导可促发SD1增加GAs生成的一种转录因子的表达;GA4是GAs中的一种,它会促使水稻茎秆的快速生长。对不同稻种进行的演化分析提示,这一现代洪泛区稻种来自对孟加拉野生稻祖先的选择性培育。Kuroha等人的研究表明,SD1基因的变异株在人类挑选的水稻适应性策略中起着协同作用;在追求高产成为绿色革命的一部分时,它能让稻子栽植于迥异的系统中。包括在此被评估的暴雨季洪泛时。在野生稻中发现更多的基因变异或能提供有用的适应性解决方案,后者可将稻子培育成新型的现代稻种,尤其是在当气候变化触发天气剧变的情况下时,后者可将稻子培育成新型的现代稻种。

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