《Science》重磅：发现不怕洪水的水稻基因

到目前为止，植物已经进化成为可以适应各种恶劣环境。然而，虽然水对于植物的生存至关重要，但是大量的水会导致植物被淹没，特别是在东南亚地区，每年有长达4至5个月的时间的恶劣水淹环境，这对于农作物无疑是灭顶之灾。

近期来自日本东北大学，美国康奈尔大学等处的研究人员发表了题为“Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding”的文章，通过全基因组关联研究，找到了水稻适应深水的关键基因：SD1（SEMIDWARF1），这对于了解水稻淹水适应机制，以及培育抗逆农作物都具有重要意义。

这一研究成果公布在7月13日的Science杂志上。

在孟加拉国有一种特殊的水稻品种——浮稻，这种深水稻在被洪水浸没的很长一段时间之后，可以迅速地生长延长植物高度，从而挺过长达数月的水淹期。一些研究认为植物激素乙烯和赤霉素（GA）是启动这种生长的调控因子，但这一适应反应的遗传机理和来源则仍然尚未可知。

在这篇文章中，研究人员发现当水稻被淹没时，气态植物激素乙烯会产生，并积聚在体内，随后会出现大量的SD1蛋白质，这是一种酶蛋白，能合成赤霉素（一种具有延长植物高度功能的植物激素）。虽然一般的水稻也会产生SD1蛋白，但是浮稻SD1蛋白的酶活性更高。

研究人员认为这是一种“乙烯-赤霉素接替”的新机制，即在水淹时，气态的植物激素乙烯会在植物体内累积，它会诱导可促发SD1增加GAs生成的一种转录因子的表达；GA4是GAs中的一种，它会促使水稻茎秆的快速生长。对不同稻种进行的演化分析提示，这一现代洪泛区稻种来自对孟加拉野生稻祖先的选择性培育。

研究人员还通过比较各种水稻的SD1遗传信息，发现SD1基因的变异株在人类挑选的水稻适应性策略中起着协同作用。

SD1基因也称为“绿色革命基因”，自1960年以来，科学家们在其身上投入了许多精力，目前这一研究指出，浮稻能加强SD1基因的功能，可以在洪水期延长植株高度。

在野生稻中发现更多的基因变异或能提供有用的适应性解决方案，后者可将稻子培育成新型的现代稻种，尤其是在当气候变化触发天气剧变的情况下时，后者可将稻子培育成新型的现代稻种。

原文标题：Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding