研究发现水稻中胚轴伸长及破土出苗的分子机制

        中国水稻研究所胡培松院士团队研究发现，在水稻覆土直播中，水稻1号染色体上存在一个同时控制幼苗中胚轴伸长与出苗率的主效数量性状基因座 qME1 ，该研究揭示了调控水稻破土出苗的新机制，为选育适合直播的水稻新品种提供很好的参考。相关研究成果在线发表于《植物学报（Journal of Integrative Plant Biology）》。作为一种新型、轻简化的栽培模式，水稻直播展现出巨大发展潜力。但也存在着用种量大、出苗率较低、出苗不均匀等问题。水稻覆土出苗的动力源主要靠幼苗中胚轴和胚芽鞘的伸长。水稻中胚轴伸长是决定水稻品种适宜覆土直播的关键因素。有趣的是，现代栽培稻普遍丢失了长中胚轴这一古老的性状，但其背后的遗传驯化基础并不清楚。研究人员实验表明，qME1基因座对应的就是水稻“绿色革命”中矮化育种发掘出的重要基因 SD1，也正是该基因在“绿色革命”前赋予了水稻长中胚轴性状。进一步研究发现，水稻覆土机械压力通过诱导释放乙烯，最终促进水稻中胚轴伸长。驯化研究发现，中胚轴伸长性状在矮化育种中逐渐丢失，也暗示长中胚轴是野生稻及“绿色革命”前水稻在破土出苗时适应恶劣环境的关键因素之一。此外，该研究还发现相关基因具有耐淹、早生快发等优点，中胚轴部位异位表达该基因能在不显著影响水稻株高和抗倒伏性的前提下促进中胚轴伸长。