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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【光明日?qǐng)?bào)】培育最理想的水稻

2017-09-14 光明日?qǐng)?bào) 張楊

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一，是世界一半人口的主糧。什么樣的水稻是完美的水稻？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在水稻等禾谷類(lèi)作物中，株型是決定產(chǎn)量的核心因素之一。

　　水稻株型的構(gòu)成元素主要包括株高、分蘗（即分枝）數(shù)目、分蘗角度和穗型等。水稻株型的形成既受到遺傳因素（基因）的嚴(yán)格控制，同時(shí)也受到植物激素等內(nèi)部生理因素和生長(zhǎng)環(huán)境因素的調(diào)控。在始于20世紀(jì)60年代廣為人知的“綠色革命”中，科學(xué)家們利用一個(gè)半矮稈基因sd1調(diào)控了水稻中植物激素赤霉素的含量，從而適當(dāng)降低了株高，克服了水稻株高過(guò)高易倒伏的問(wèn)題，對(duì)東南亞和我國(guó)沿海等臺(tái)風(fēng)易發(fā)地區(qū)的水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了巨大的推動(dòng)作用。

　　今天，育種學(xué)家在長(zhǎng)期水稻育種實(shí)踐中，總結(jié)出理想株型的模式：根系發(fā)達(dá)、莖稈強(qiáng)壯、分蘗數(shù)適中、無(wú)效分蘗（即不產(chǎn)生谷穗的分蘗）少、穗粒數(shù)多等。

　　因此，株型的改良是品種選育的一個(gè)核心指標(biāo)，同時(shí)也是生物學(xué)中的一個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題和難題。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)及其合作者對(duì)水稻株型進(jìn)行了二十余年的研究，發(fā)現(xiàn)了水稻株型形成的基本原理并探索了在育種實(shí)踐中的應(yīng)用。其中最突出的貢獻(xiàn)是與中國(guó)水稻研究所錢(qián)前研究員團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院上海植物生理與生態(tài)研究所何祖華研究員團(tuán)隊(duì)等合作發(fā)現(xiàn)了水稻理想株型形成的奧秘，并直接用于水稻分子育種。

　　李家洋等發(fā)現(xiàn)“理想株型”（IPA1）基因是一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的核心組分，直接調(diào)控水稻理想株型的形成。在此基礎(chǔ)上，李家洋等將IPA1的不同遺傳變異形式直接用于分子育種，獲得了莖稈粗壯抗倒伏、無(wú)效分蘗減少、穗子增大等具有理想特征的新材料和新品種，從而在理論和應(yīng)用兩方面建立了水稻“理想株型”調(diào)控模型，并為其他禾谷類(lèi)作物育種提供了理論模式。

　　獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的植物激素，在植物株型建成特別是植物分枝發(fā)育中發(fā)揮重要作用。李家洋團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水稻D53蛋白是獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控元件，而獨(dú)腳金內(nèi)酯本身促進(jìn)D53蛋白降解，以此解除對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑的抑制。通過(guò)這種精巧的反饋模式，精確地調(diào)控水稻的分蘗數(shù)目。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)通路及其調(diào)控水稻株型發(fā)育研究領(lǐng)域的重大突破。

　　D53基因主要調(diào)控水稻的分蘗數(shù)目，而IPA1控制的理想株型的主要特征包括分蘗適中和無(wú)效分蘗數(shù)目少等特征。作為株型控制的2個(gè)核心組分，D53和IPA1之間是否存在關(guān)聯(lián)？

　　在意識(shí)到這個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題后，李家洋團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)艱苦的努力，發(fā)現(xiàn)D53和IPA1位于同一個(gè)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，且D53蛋白直接調(diào)控IPA1蛋白的生物學(xué)活性，進(jìn)而調(diào)控該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的其他基因并控制水稻分蘗。該研究為水稻株型形成復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的2個(gè)核心組分畫(huà)上了一條靚麗的連接線，是該領(lǐng)域的另一項(xiàng)重大科學(xué)突破。相關(guān)研究成果于近日在《細(xì)胞研究》雜志在線發(fā)表。

　?。ㄔd于《光明日?qǐng)?bào)》 2017-09-14 13版）

　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一，是世界一半人口的主糧。什么樣的水稻是完美的水稻？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在水稻等禾谷類(lèi)作物中，株型是決定產(chǎn)量的核心因素之一。
　　水稻株型的構(gòu)成元素主要包括株高、分蘗（即分枝）數(shù)目、分蘗角度和穗型等。水稻株型的形成既受到遺傳因素（基因）的嚴(yán)格控制，同時(shí)也受到植物激素等內(nèi)部生理因素和生長(zhǎng)環(huán)境因素的調(diào)控。在始于20世紀(jì)60年代廣為人知的“綠色革命”中，科學(xué)家們利用一個(gè)半矮稈基因sd1調(diào)控了水稻中植物激素赤霉素的含量，從而適當(dāng)降低了株高，克服了水稻株高過(guò)高易倒伏的問(wèn)題，對(duì)東南亞和我國(guó)沿海等臺(tái)風(fēng)易發(fā)地區(qū)的水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了巨大的推動(dòng)作用。
　　今天，育種學(xué)家在長(zhǎng)期水稻育種實(shí)踐中，總結(jié)出理想株型的模式：根系發(fā)達(dá)、莖稈強(qiáng)壯、分蘗數(shù)適中、無(wú)效分蘗（即不產(chǎn)生谷穗的分蘗）少、穗粒數(shù)多等。
　　因此，株型的改良是品種選育的一個(gè)核心指標(biāo)，同時(shí)也是生物學(xué)中的一個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題和難題。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)及其合作者對(duì)水稻株型進(jìn)行了二十余年的研究，發(fā)現(xiàn)了水稻株型形成的基本原理并探索了在育種實(shí)踐中的應(yīng)用。其中最突出的貢獻(xiàn)是與中國(guó)水稻研究所錢(qián)前研究員團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院上海植物生理與生態(tài)研究所何祖華研究員團(tuán)隊(duì)等合作發(fā)現(xiàn)了水稻理想株型形成的奧秘，并直接用于水稻分子育種。
　　李家洋等發(fā)現(xiàn)“理想株型”（IPA1）基因是一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的核心組分，直接調(diào)控水稻理想株型的形成。在此基礎(chǔ)上，李家洋等將IPA1的不同遺傳變異形式直接用于分子育種，獲得了莖稈粗壯抗倒伏、無(wú)效分蘗減少、穗子增大等具有理想特征的新材料和新品種，從而在理論和應(yīng)用兩方面建立了水稻“理想株型”調(diào)控模型，并為其他禾谷類(lèi)作物育種提供了理論模式。
　　獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的植物激素，在植物株型建成特別是植物分枝發(fā)育中發(fā)揮重要作用。李家洋團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水稻D53蛋白是獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控元件，而獨(dú)腳金內(nèi)酯本身促進(jìn)D53蛋白降解，以此解除對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑的抑制。通過(guò)這種精巧的反饋模式，精確地調(diào)控水稻的分蘗數(shù)目。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)通路及其調(diào)控水稻株型發(fā)育研究領(lǐng)域的重大突破。
　　D53基因主要調(diào)控水稻的分蘗數(shù)目，而IPA1控制的理想株型的主要特征包括分蘗適中和無(wú)效分蘗數(shù)目少等特征。作為株型控制的2個(gè)核心組分，D53和IPA1之間是否存在關(guān)聯(lián)？
　　在意識(shí)到這個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題后，李家洋團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)艱苦的努力，發(fā)現(xiàn)D53和IPA1位于同一個(gè)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，且D53蛋白直接調(diào)控IPA1蛋白的生物學(xué)活性，進(jìn)而調(diào)控該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的其他基因并控制水稻分蘗。該研究為水稻株型形成復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的2個(gè)核心組分畫(huà)上了一條靚麗的連接線，是該領(lǐng)域的另一項(xiàng)重大科學(xué)突破。相關(guān)研究成果于近日在《細(xì)胞研究》雜志在線發(fā)表。
　?。ㄔd于《光明日?qǐng)?bào)》 2017-09-14 13版）

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