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xxcd 2011-08-18

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中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻耐淹水的關(guān)鍵基因

所屬類別:種業(yè)科技
發(fā)布時間:2009年10月6日

生物通報道，臺灣中央研究院分子生物研究所特聘研究員余淑美實驗室于10月6日發(fā)表國際重要論文Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding，發(fā)現(xiàn)水稻耐淹水的關(guān)鍵基因，揭開數(shù)千年來所有谷類作物中，只有水稻種子可在水中發(fā)芽及成長的秘密。

　　生物通報道，臺灣中央研究院分子生物研究所特聘研究員余淑美實驗室于10月6日發(fā)表國際重要論文Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding，發(fā)現(xiàn)水稻耐淹水的關(guān)鍵基因，揭開數(shù)千年來所有谷類作物中，只有水稻種子可在水中發(fā)芽及成長的秘密。

　　這篇研究的發(fā)現(xiàn)，對于目前全球種植水稻以淹水方式防治雜草，以及促進其他作物耐淹水的育種等范疇，都有重大影響。

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　　論文刊登在國際專業(yè)期刊「科學(xué)訊息傳遞」(Science Signaling)，該期刊隸屬于國際頂尖期刊「科學(xué)」(Science)集團，專門以報導(dǎo)有關(guān)分子生物、神經(jīng)科學(xué)、微生物、生理學(xué)與醫(yī)學(xué)、細胞生物學(xué)等領(lǐng)域的最前端創(chuàng)新性論文為主。論文第一作者李國維是余淑美研究員的博士生，目前就讀于國防醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)研究所博士班。

　　研究團隊指出，淹水是一個全球性的重大災(zāi)害，通常導(dǎo)致作物缺氧而停止生長甚至死亡，因此造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)損失。水稻是唯一耐淹水的主要作物，但是分子機制一直未被破解。

　　本篇論文重要的貢獻是清楚呈現(xiàn)「蛋白激酶」(CIPK15)為調(diào)控水稻耐淹水的關(guān)鍵基因。研究團隊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻種子在淹水狀態(tài)下，將缺氧訊息傳遞到CIPK15，接著再調(diào)控細胞內(nèi)具有監(jiān)測能量多寡及感應(yīng)逆境的多功能蛋白激酶(SnRK1A)，然后透過糖訊息傳遞途徑在水稻種子內(nèi)大量制造淀粉水解酶(amylase)將淀粉轉(zhuǎn)化成糖，同時大量制造酒精脫氫酶(alcohol dehydrogenase)將糖發(fā)酵產(chǎn)生能量(ATP)，使種子有足夠碳水化合物及能量而能夠在水中發(fā)芽。等小苗快速生長至水面可以呼吸更多空氣后，根部以同樣原理制造碳水化合物及能量，而使植株可在半淹水稻田中生長。其他谷類作物及雜草并無這些能力，因此無法在水中發(fā)芽及生長。

　　余淑美研究員指出，水稻不怎么喜歡淹水，但是可以忍耐淹水。因此，傳統(tǒng)稻農(nóng)的智慧是利用淹水方式去除雜草，可以大量減少人工及除草劑。因而目前全球80％的水稻田，藉此耕種方式來生產(chǎn)足以養(yǎng)活全球近半數(shù)人口的稻米。

　　此篇論文發(fā)現(xiàn)CIPK15對水稻耕作乃至人類生活的高度貢獻，由此可見。由于臺風(fēng)等天然災(zāi)害，常造成農(nóng)作物淹水之重大損害，本研究也可以協(xié)助育出各種耐淹水作物，減少水損。