水稻米粒的顆粒大小與分量*取決于一個(gè)名為GIF1的基因。一期的《自然—遺傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志專門報(bào)道了中美科學(xué)家在水稻育種研究中的這一新發(fā)現(xiàn)。
GIF1基因主要負(fù)責(zé)控制水稻中轉(zhuǎn)化酶的活動(dòng)。水稻中轉(zhuǎn)化酶位于細(xì)胞壁上，將蔗糖轉(zhuǎn)化為用于合成淀粉的物質(zhì)，這些物質(zhì)繼續(xù)發(fā)育后就能長(zhǎng)成米粒。如果GIF1基因控制的轉(zhuǎn)化酶不活躍，水稻就很難長(zhǎng)出飽滿的顆粒。
領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究工作的*生物學(xué)家何祖華介紹說，他們首先在水稻中篩選出一些米粒分量明顯不足的變異植株，并從中鑒別出一種特殊的變異植株，而這一植株根本無(wú)法長(zhǎng)出正常大小的米粒。于是，他們對(duì)該植株進(jìn)行進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)是該植株的GIF1基因出現(xiàn)了變異。
通過試驗(yàn)，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，如果GIF1基因正常無(wú)變異，轉(zhuǎn)化酶活性呈正常狀態(tài)；如果GIF1因發(fā)生變異而表達(dá)不夠，轉(zhuǎn)化酶的活性僅為正常水稻的17%。研究小組培育出一種轉(zhuǎn)基因水稻，使GIF1基因過度表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種水稻的顆粒比正常水稻的大，分量也要重。
參與研究的賓夕法尼亞大學(xué)華人科學(xué)家馬宏說，他們的研究工作表明，通過加強(qiáng)某個(gè)特定基因的表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)稻米增產(chǎn)的目標(biāo)。這個(gè)新基因的發(fā)現(xiàn)將有助于培育高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因水稻新品種。
科學(xué)家們認(rèn)為，這一分子機(jī)制能進(jìn)一步用于育種。“許多擁有高產(chǎn)潛力的水稻，包括通常具有更大的水稻圓錐花叢（更大數(shù)量的稻穗）的超級(jí)稻，都經(jīng)常結(jié)實(shí)不良。我們相信，改良結(jié)實(shí)從而增加稻穗重量，會(huì)極大地提高水稻產(chǎn)量的潛力，”何祖華告訴本刊記者。
此外，在另一期《自然—遺傳學(xué)》雜志上，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)的科學(xué)家報(bào)告他們發(fā)現(xiàn)古代馴化野生倒伏水稻變成直立型水稻的分子機(jī)制，這一過程在水稻被馴化的過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，改善了植物的結(jié)構(gòu)，提高了稻穗產(chǎn)量。
這組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻倒伏是被一個(gè)名為PROG1（倒伏生長(zhǎng)）的基因控制，許多現(xiàn)代的稻株打破了PROG1的功能，讓它不能表達(dá)，這導(dǎo)致了栽培稻種直立生長(zhǎng)、更多稻穗和更高的產(chǎn)量。
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