新華社重慶8月31日電(記者 柯高陽(yáng))我國(guó)科學(xué)家日前通過(guò)研究證實(shí),原始的“稻花”(水稻小穗)由三個(gè)小花構(gòu)成,水稻小穗中的兩個(gè)護(hù)穎是由側(cè)生小花退化而來(lái)。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(jī)制,為通過(guò)提高水稻每穗粒數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)提供了可能。相關(guān)研究成果已于8月28日在線發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》上。

 

　　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(lái)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn),我國(guó)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(guò)改良這些基因從而達(dá)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(gè)重要的影響因素——小穗內(nèi)小花的數(shù)目,但正常水稻一個(gè)小穗內(nèi)只包含一個(gè)可育小花。雖然早在上個(gè)世紀(jì)30年代英國(guó)植物學(xué)家阿格尼斯·阿爾伯就提出了水稻“三花小穗”假說(shuō),認(rèn)為原始的稻花可能由三個(gè)小花構(gòu)成,小穗中兩個(gè)“無(wú)用”的穎片器官可能是兩個(gè)側(cè)生小花退化而來(lái),但該假說(shuō)缺乏直接證據(jù)。

 

　　2013年以來(lái),何光華和李云峰副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)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(gè)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(hù)穎處還發(fā)育出了1-2個(gè)包含正常器官的側(cè)生小花。通過(guò)圖位克隆、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等手段,研究團(tuán)隊(duì)揭示了LF1編碼的轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)起始分生組織維持基因OSH1的異位表達(dá)來(lái)促進(jìn)側(cè)生花分生組織形成的分子機(jī)制,明確證實(shí)了水稻“三花小穗”假說(shuō)。

 

　　該研究同時(shí)為提高水稻產(chǎn)量提供了一條新的途徑。“通過(guò)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(shí)現(xiàn)水稻顯著增產(chǎn)。”李云峰說(shuō)。