科技日?qǐng)?bào)訊 （記者王怡 謝開飛 通訊員黃獻(xiàn)光）武漢大學(xué)李紹清、福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院趙明富、中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所儲(chǔ)成才和李云海以及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院朱旭東等科學(xué)家分別組成的三個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，近日發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)節(jié)水稻籽粒大小和產(chǎn)量的新分子模塊。三個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的三篇獨(dú)立論文于12月22日在線發(fā)表在本周《自然·植物》學(xué)術(shù)期刊上。

　　根據(jù)研究成果顯示，三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)采用了不同的方法來使生長調(diào)節(jié)因子受到了小核糖核酸分子miR396的抑制，而這兩者在一起控制了水稻籽粒的大小和數(shù)量，這表明它們可能是未來顯著提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。

　　通常增加水稻產(chǎn)量的方法有兩種：一是增加植物上花或者是穗的數(shù)量，從而增加籽粒的數(shù)量；二是增加每粒水稻的大小。李紹清和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在雜交水稻中miR396的表達(dá)被抑制，進(jìn)而使其于生長因子六（GRF6）的表達(dá)激活了一種植物激素的生物合成與信號(hào)傳遞促進(jìn)水稻穗的形成。

　　在另外兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)了兩種形式的生長因子四（GRF4）都能顯著增加籽粒重量。他們發(fā)現(xiàn)這兩種形式的生長因子四都包含突變，這些突變讓它們對(duì)于miR396的抑制不敏感。儲(chǔ)成才及其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)生長因子四的表達(dá)增加會(huì)激活另一種類型的植物激素反應(yīng)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)籽粒的發(fā)育和增加籽粒的大小。李云海及其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)生長因子四也通過和轉(zhuǎn)錄共激活因子（幫助激活基因表達(dá)的蛋白質(zhì)）的互動(dòng)增加籽粒的大小和重量。

　　三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)都找到miR396和生長因子的模塊通過多個(gè)分子通路調(diào)控谷物產(chǎn)量。研究人員表示，雖然生長因子六與生長因子四都受到miR396的調(diào)控，但這兩者增加谷物產(chǎn)量的方式不同，這將有助于指導(dǎo)未來選育水稻高產(chǎn)品種。

　　趙明富介紹說，水稻產(chǎn)量由分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重三要素所決定。然而在實(shí)際育種工作中，這三者間卻存在非常強(qiáng)的負(fù)相關(guān)。也就是說，當(dāng)某一個(gè)要素增加時(shí)，另外兩種成份就會(huì)呈現(xiàn)減少現(xiàn)象，這也是水稻育種面臨的一大難題。研究團(tuán)隊(duì)通過生理生化、遺傳學(xué)等手段，詳細(xì)研究了GL2調(diào)控水稻籽粒大小的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了重要植物激素——油菜素內(nèi)酯調(diào)控籽粒大小的特異性分支途徑，詮釋了調(diào)控水稻籽粒大小的分子機(jī)制，突破了決定水稻產(chǎn)量三要素（粒重、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)）同時(shí)具有正向效應(yīng)的育種難題，為水稻高產(chǎn)育種，提供了非常難得的育種材料和基因資源。若這項(xiàng)成果得到大面積轉(zhuǎn)化應(yīng)用，按照小區(qū)增產(chǎn)平均值11％來推算，預(yù)計(jì)每年的增產(chǎn)潛力將使我國水稻增產(chǎn)2300萬噸，全球水稻增產(chǎn)8074萬噸。