導(dǎo)讀
我科學(xué)家破解復(fù)粒稻“三粒一簇”之謎
2024/03/10 19:45 來源：光明日報 閱讀：1.1萬
復(fù)粒稻是一種獨特的水稻種質(zhì)資源,，與普通水稻穗子上種子粒粒分明不同，它結(jié)出的種子可以三粒長在一簇上,，因此又被稱為“三粒奇”,，但這“三粒一簇”特性的機(jī)制一直未被破解。近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所童紅寧團(tuán)隊聯(lián)合福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所,、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所,，從基因?qū)用娼沂玖藦?fù)粒稻“三粒一簇”的遺傳機(jī)制，為培育高產(chǎn)水稻新品種提供了理論基礎(chǔ)和新途徑,。相關(guān)研究成果于北京時間3月8日發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》上,。
中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員童紅寧介紹，水稻是我國主要糧食作物,，也是全球超過一半人口的主糧,，隨著全球人口的增長和人均耕地面積的不斷減少，提高水稻單產(chǎn)對保障全球糧食安全具有重要意義,。單產(chǎn)的突破很大程度上依賴于水稻種質(zhì)資源中重大基因的發(fā)掘利用,。其中，提高每畝水稻的穗數(shù),、穗粒數(shù)和粒重是關(guān)鍵。因此,，自20世紀(jì)30年代起,，國際遺傳學(xué)界就開始關(guān)注復(fù)粒稻“三粒一簇”現(xiàn)象，但始終未能從基因?qū)用娓酒平馄錂C(jī)理,。
童紅寧團(tuán)隊長期從事植物激素調(diào)節(jié)水稻生長發(fā)育的研究,，在此項研究中，該團(tuán)隊通過創(chuàng)制大量復(fù)粒稻的衍生突變體,，最終發(fā)現(xiàn)并克隆了控制復(fù)粒稻“三粒一簇”現(xiàn)象的關(guān)鍵基因BRD3,。該基因編碼的蛋白質(zhì)可以降解一種被稱為“油菜素甾醇”的激素。實驗證明,，正是在BRD3的作用下,，“油菜素甾醇”這種激素的含量降低，導(dǎo)致復(fù)粒稻稻穗的二級枝梗增多,，使得“三粒一簇”現(xiàn)象出現(xiàn),。通過進(jìn)一步研究，團(tuán)隊明確了“油菜素甾醇”的作用機(jī)理,，并發(fā)現(xiàn)復(fù)粒稻中由于激素被精準(zhǔn)調(diào)控,，穗粒數(shù)得以增加，但沒有其他常見的激素負(fù)面影響,，如粒重就不受影響,。
中國科學(xué)院院士李家洋評價，一般來說,，水稻穗粒數(shù)越多,，粒重就越小，二者常常呈負(fù)相關(guān)，此項研究成果在一定程度上破解了兩者之間的負(fù)相關(guān)平衡關(guān)系,，是一種極有潛力的分子設(shè)計育種策略,。（楊舒）