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      水稻植物進(jìn)化以適應(yīng)洪水
      
			
      
				2019-04-09 14:15:41
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      雖然水對植物生長至關(guān)重要，但過量的水會淹水并殺死植物。在南亞和東南亞，在雨季期間發(fā)生定期洪水，水深可達(dá)數(shù)米，持續(xù)數(shù)月。
      

      水稻植物進(jìn)化以適應(yīng)洪水
      

      被稱為“深水稻”的水稻品種已經(jīng)制定了一種獨特的策略來確保自己的生存。深水稻通常在淺水中生長，但在洪水泛濫的情況下，隨著水位的上升而增加其高度，使植物能夠渡過漫長的洪水。
      

      由東北大學(xué)的Takeshi Kuroha，名古屋大學(xué)的Motoyuki Ashikari，康奈爾大學(xué)的Susan R. McCouch以及日本和美國的同事組成的研究小組在水稻中發(fā)現(xiàn)了一種對其在洪水條件下生存至關(guān)重要的基因。他們還闡明了其分子功能和進(jìn)化史。
      

      該研究小組將SD1(SEMIDWARF1)確定為負(fù)責(zé)深水稻響應(yīng)的關(guān)鍵基因。SD1編碼赤霉素(一種植物激素)的生物合成酶。該基因通過獨特的功能獲得等位基因協(xié)調(diào)深水稻的反應(yīng)。當(dāng)淹沒時，大米會積聚乙烯，一種氣態(tài)植物激素。深水稻擴增信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，其中SD1基因由乙烯響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子OsEIL1a轉(zhuǎn)錄激活。
      

      得到的SD1蛋白導(dǎo)致赤霉素的合成增加，赤霉素主要是赤霉素物種GA4中的一種，其促進(jìn)植物中的垂直生長。進(jìn)一步的分析表明，這種條件性功能變異首先在野生祖先中進(jìn)化，然后成為適應(yīng)孟加拉國深水環(huán)境的栽培稻馴化過程中的選擇目標(biāo)。
      

      SD1基因是水稻中的綠色革命基因，其中SD1的功能缺失等位基因賦予植株高度短，提供抗倒伏性和提高收獲指數(shù)，在高投入農(nóng)業(yè)系統(tǒng)下產(chǎn)生更大的谷物產(chǎn)量(圖還剩3個)。
      

      同一基因的轉(zhuǎn)錄功能獲得等位基因使深水稻通過相反的表型反應(yīng) - 植物高度的增加來適應(yīng)洪水。SD1在栽培稻中以這種不同的作用發(fā)揮作用的能力突出了植物對其環(huán)境的固有可塑性。
      

      “氣候變化引發(fā)的極端天氣事件可能會影響全球的糧食生產(chǎn)，”Kuroha說。“農(nóng)民需要多樣化他們的方法，野生稻基因中發(fā)現(xiàn)的隱秘遺傳變異可能為種植有彈性的作物提供適應(yīng)性解決方案。”
      
			

			
        
      
			
      
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