西南大学这新研究 能让水稻“垂”下来

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　　稻穗压弯腰，意味着稻粒饱满。反之，笔挺的水稻则有可能是“空心”，只长稻穗，不结种子。

　　为什么会有空心水稻？有没有办法让水稻都结出沉甸甸的稻穗，喜获丰收呢？

　　近日，西南大学水稻研究所何光华团队在Molecular Plant在线发表了题为“UDP-glucose epimerase 1, moonlighting as a transcriptional activator, is essential for tapetum degradation and male fertility in rice”的研究论文，揭示兼职功能蛋白OsUGE1参与水稻绒毡层降解的分子机制，为助力我国第三代杂交水稻，产出更高产优质新品种奠定重要基础。

　　一个基因，两个作用

　　“水稻产生米粒，也有一个孕育的过程，空心水稻意味着这场‘孕育’失败。”该论文第一作者兼共同通讯作者、西南大学王楠教授向记者解释，水稻的一生，包括营养生长和生殖生长两个阶段，一般以幼穗开始分化作为生殖生长开始的标志。在生殖生长阶段，水稻柱头经过花粉受精，最终形成米粒。空心水稻则是因为受精失败所导致。

　　王楠介绍，花粉是由花粉囊所产生，花药由多个花粉囊组成。本研究发现，空心水稻的花药发育异常，而导致花药发育异常，是因为缺失了一个基因的功能。值得一提的是，研究团队发现，该基因是兼职功能蛋白OsUGE1，既能发挥异构酶作用，还能兼职转录激活因子参与水稻绒毡层降解。该研究揭示了一种复杂而精密的新型调控模式，为研究植物雄性发育提供了新的途径。

　　“通俗来讲，可以将OsUGE1理解为一把长杆雨伞。”王楠说，长杆雨伞最初是遮风避雨用的，但是在一些情况下，还能作为帮助行走的拐杖，一物两用；兼职功能蛋白OsUGE1也是同样的作用，当具备两种功能时，便能保证花药正常发育，水稻成功受孕。

　　对第三代杂交水稻育种技术将形成支撑作用

　　早稻结穗，籽粒渐盈。万里稻田，飘香千里。杂交水稻为世界粮食增产和农业发展作出了巨大贡献。该研究通讯作者，西南大学水稻研究所所长何光华介绍，从1973年至今，杂交水稻技术已经经历了三次变革，也为解决世界饥饿问题作出了巨大的贡献。

　　何光华介绍，20世纪70年代，我国农业科技界的一项重大发明—籼型三系杂交水稻，掀开了人类水稻生产史上崭新的一页，并使我国成为世界上第一个成功培育杂交水稻并大面积应用于生产的国家。

　　所谓水稻“三系”，就是生产这种三系杂交稻所需要的水稻细胞质雄性不育系，用这种方法培育出来的水稻品种，培育起来非常稳定，但杂交的搭配受局限大，而且操作起来麻烦又缓慢，其关键弱点在于需要恢复基因。“能够恢复基因的资源，仅占整个水稻资源的5%，这意味着大部分我们都不能用。”何光华说。

　　1995年，以光温敏核不育系为遗传工具的两系法杂交稻开始推广，这种水稻育种技术克服了杂交搭配的局限性，可以配组自由，而且优良组合的机率也比较高。何光华介绍，第二代水稻水稻育种技术受环境影响大，容易导致制种失败。

　　利用基因工程手段结合雄性核不育突变体的育种方法有效结合了三系法和二系法的优点（袁隆平院士称之为第三代杂交水稻育种技术），何光华介绍，该技术不仅保持三系杂交法技术的稳定性，还有两系法技术的配组自由。他表示，此次团队揭示兼职功能蛋白OsUGE1参与水稻绒毡层降解的分子机制，对于第三代杂交水稻育种技术将形成支撑作用。

　　据了解，水稻生长周期短、基因组小，是植物研究中的模式植物。

　　“简单来说，我们在水稻上形成的研究，科学家们可以套用到其他作物上。”王楠告诉记者，接下来，将利用基因工程把该研究运用到育种中去，为育种增产作出贡献。（来源：华龙网）