名古屋大学的科学家及其日本同事已经鉴定出两个与水稻植物茎生长有关的拮抗基因。他们的发现发表在《自然》杂志上，可能为水稻作物进行基因改造提供新方法。
为了在洪水中生存，南亚和西非种植了更长的深水稻。较矮的水稻品种因易于收获而在全世界广泛种植。
植物生长的关键驱动力是一种叫做赤霉素的激素。它能激活茎组织中的细胞分裂，导致茎延长。育种家可以通过刺激或抑制赤霉素活性来控制株高。但是，目前尚不清楚它们的工作机制。
生物科学家Ashikari Motoyuki多年来一直在研究水稻的生长和进化。他和一组研究人员进行了该性状研究，并确定了两个参与调节水稻植株生长的基因。
Ashikari说：“我们证明赤霉素对于茎伸长是必要的，但还不够。”
有趣的是，这两个基因被称为“ Internode Elongation 1（ACE1）”和“ INTERNEDE DELONLER 1”（DEC1），在调节过程中发生相互抵消。
在深水层中放置了一个矮杆水稻品种（上方）和一个长的深水稻品种（下方）。 ACE1是在长深水稻品种中特别触发的，刺激水位以上的伸长。图片来源：Motoyuki Ashikari
在赤霉素存在的情况下，ACE1刺激深水稻中茎的“节间”部分的细胞分裂和伸长。矮杆的水稻品种却没有功能的ACE1基因，但确实有一个与之同源的ACE1类基因，该基因在植物发育的不同阶段被激活以激活茎伸长。
在深水和水稻品种中都发现了DEC1。将深水稻植株置于深水中或用赤霉素处理后，其表达降低。然而，即使在相同条件下，DEC1仍继续在水稻中表达，表明该基因有助于抑制茎的生长。
“我们还发现ACE1和DEC1在其他植物物种（例如大麦和其他草类）中是保守的并且可以发挥功能，因此我们的研究提高了人们对禾本科家族中可能具有相似茎伸长机制的茎伸长调控的认识。
该小组的下一个目标是通过识别与ACE1和DEC1表达相关的因子来在分子水平上理解茎的伸长。
研究论文“水稻茎秆生长过程中赤霉素反应的拮抗调节”发表在《自然》杂志上。
More information: Keisuke Nagai et al. Antagonistic regulation of the gibberellic acid response during stem growth in rice, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2501-8
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2501-8
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