想让作物更抗洪？科学家找到刹车和油门
高度对农作物很重要。低矮的作物可以承载更重的谷穗而不会弯曲，高大的作物则更能抵御长期洪水。本月，名古屋大学的植物分子遗传学家赤木元之与同事在《自然》刊文，他们对比了生长在深水和浅水两种不同环境中的水稻DNA，发现基因ACE1可调控作物加速生长，基因DEC1则起“刹车”作用，二者联合，有望共同控制水稻生长高度。
20世纪中期，育种家更倾向培育短茎的小麦和水稻，此类品种更可能有较高产出，且更不易倒伏。后来，生物学家发现，这些变种作物发育过程中产生的赤霉素更少，且对赤霉素释放的某些信号反应更迟钝，比如刺激茎杆生长的信号。此类突变也有副作用，如导致干旱多发地区的年幼植物过早进入发育阶段。
东南亚三角洲地区普遍种植水稻，此地季节性洪水退散周期长，水深可长期保持一米或更高。研究组发现，在此种环境下的水稻生长速度很快。被洪水淹没时，乙烯会在水稻中聚集，产生更多赤霉素，水稻茎长可在一天内增加25厘米，得以在长期深水洪水环境中存活。
最新研究中，研究人员发现：水稻在深水环境中生长时，一旦被水面覆盖，水稻体内的ACE1基因便被激活，茎部细胞受到刺激、分裂，水稻加速生长。但在浅水环境中生长的水稻，其ACE1基因则发生了突变，即便被水淹没，水稻的茎也没有再延长。
通过另一项实验，研究组证实了DEC1在浅水水稻品种中的活跃表现。即便水稻被淹没，DEC1仍然活跃，水稻的茎不再生长。而深水水稻被淹没时，其内部的DEC1基因停止表达，茎继续生长。
这两种基因也存在于甘蔗、大麦和二穗短柄草中。接受《科学》采访时，利兹大学的植物生物学家劳拉·迪克森表示，如果科学家能控制这两个基因，也许可在不改变植物赤霉素水平的情况下调节植物高度，甚至延伸到水稻之外的作物。
加利福尼亚大学河滨分校的分子生物学家茱莉亚·塞雷斯表示，这可能是分子育种工具箱中一个新的利器。未来，这些基因会帮助育种者培育出应对季节性洪水的低产品种，或改进更矮但产量更高的水稻品种。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2501-8
