近日,中国农业科学院作物科学研究所童红宁团队联合福建省农业科学院水稻研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所,成功破解了复粒稻“三粒一簇”现象的遗传机制。这一重大突破于北京时间3月8日发表在国际顶级期刊《科学》上,标志着我国在培育高产水稻新品种方面迈出了坚实的一步。
水稻作为全球超过一半人口的主粮,其产量提升对于保障全球粮食安全具有至关重要的意义。而单产的提高,很大程度上依赖于水稻种质资源中重大基因的发掘和利用。复粒稻作为一种独特的水稻种质资源,其“三粒一簇”的特性自20世纪30年代起就引起了国际遗传学界的关注。然而,长期以来,科学家们一直未能从基因层面破解其机理。
童红宁团队长期致力于植物激素调节水稻生长发育的研究。通过创制大量复粒稻的衍生突变体,他们最终发现并克隆了控制复粒稻“三粒一簇”现象的关键基因BRD3。这一基因的编码蛋白质能够降解一种被称为“油菜素甾醇”的激素。实验证明,正是在BRD3的作用下,油菜素甾醇激素的含量降低,导致复粒稻稻穗的二级枝梗增多,进而呈现出“三粒一簇”的现象。
值得一提的是,童红宁团队在研究中还明确了油菜素甾醇的作用机理。他们发现,在复粒稻中,由于激素被精准调控,穗粒数得以增加,而没有引发其他常见的激素负面影响,如粒重不受影响。这一发现打破了水稻穗粒数与粒重之间的负相关平衡关系,为水稻育种提供了新的分子设计策略。
中国科学院院士李家洋对这一研究成果给予了高度评价。他表示,复粒稻“三粒奇”现象的揭示,不仅为我们理解水稻生长发育的调控机制提供了新的视角,同时也为培育高产、优质、高效的水稻新品种提供了理论基础和新途径。这一突破性的研究成果有望为我国乃至全球的水稻产业带来革命性的变革。
随着全球人口的不断增长和人均耕地面积的减少,提高水稻单产已成为保障全球粮食安全的当务之急。童红宁团队的研究成果不仅为我们揭示了复粒稻“三粒一簇”现象的遗传机制,更为我们在未来探索水稻高产优质育种的新途径提供了重要的科学依据。我们期待着这一研究成果能够早日转化为实际应用,为我国的农业生产和社会经济发展作出更大的贡献。
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