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新華社重慶8月31日電  我國科學(xué)家日前通過研究證實(shí),原始的“稻花”(水稻小穗)由三個小花構(gòu)成,水稻小穗中的兩個護(hù)穎是由側(cè)生小花退化而來。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《美國科學(xué)院院報(bào)》上。

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)目或著粒密度來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn),我國主要高產(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。

每穗粒數(shù)的形成還有一個重要的影響因素——小穗內(nèi)小花的數(shù)目,但正常水稻一個小穗內(nèi)只包含一個可育小花。雖然早在上個世紀(jì)30年代英國植物學(xué)家阿格尼斯·阿爾伯就提出了水稻“三花小穗”假說,認(rèn)為原始的稻花可能由三個小花構(gòu)成,小穗中兩個“無用”的穎片器官可能是兩個側(cè)生小花退化而來,但該假說缺乏直接證據(jù)。

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個包含正常器官的側(cè)生小花。通過圖位克隆、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)錄因子通過起始分生組織維持基因OSH1的異位表達(dá)來促進(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。

該研究同時為提高水稻產(chǎn)量提供了一條新的途徑。“通過培育‘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)。”。