科研人員揭示了“稻花”發(fā)育調(diào)控機制，為提高水稻每穗粒數(shù)實現(xiàn)增產(chǎn)提供了可能
2017-09-06 09:34:05
我國科學(xué)家日前通過研究證實，原始的“稻花”(水稻小穗)由三個小花構(gòu)成，水稻小穗中的兩個護穎是由側(cè)生小花退化而來。該研究首次揭示了水稻小穗側(cè)生小花的發(fā)育調(diào)控機制，為通過提高水稻每穗粒數(shù)實現(xiàn)增產(chǎn)提供了可能。 據(jù)論文通訊作者、西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院何光華教授介紹，水稻產(chǎn)量的構(gòu)成有“三要素”——畝穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重，其中每穗粒數(shù)是最重要的因素。每穗粒數(shù)的多少又受到水稻花序上一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)及其上著生小穗密度的影響。目前已鑒定的水稻高產(chǎn)基因主要是以增加枝梗數(shù)目或著粒密度來實現(xiàn)增產(chǎn)，我國主要高產(chǎn)水稻品種中已經(jīng)含有這些優(yōu)良等位基因。要想通過改良這些基因從而達到增產(chǎn)目的的難度較大，因此需要尋找增加每穗粒數(shù)的新途徑。
何光華介紹，每穗粒數(shù)的形成還有一個重要的影響因素———小穗內(nèi)小花的數(shù)目，但正常水稻一個小穗內(nèi)只包含一個可育小花。雖然早在上個世紀(jì)30年代英國植物學(xué)家阿格尼斯·阿爾伯就提出了水稻“三花小穗”假說，認(rèn)為原始的稻花可能由三個小花構(gòu)成，小穗中兩個“無用”的穎片器官可能是兩個側(cè)生小花退化而來，但該假說缺乏直接證據(jù)。
2013年以來，何光華和李云峰副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊利用EMS誘變(一種人工化學(xué)誘變技術(shù))，首次分離鑒定了一個顯性功能獲得性突變體lf1。該突變體小穗除了產(chǎn)生正常的頂生小花外，護穎處還發(fā)育出了1~2個包含正常器官的側(cè)生小花。通過圖位克隆、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等手段，研究團隊揭示了LF1編碼的轉(zhuǎn)錄因子通過起始分生組織維持基因OSH1的異位表達來促進側(cè)生花分生組織形成的分子機制，明確證實了水稻“三花小穗”假說。
該研究同時為提高水稻產(chǎn)量提供了一條新的途徑。“通過培育‘三花小穗’水稻品種，理論上可以大幅度提高每穗粒數(shù)，從而實現(xiàn)水稻顯著增產(chǎn)。”李云峰說。 （據(jù)新華社）
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