栽入水稻田的秧苗经过2个月左右的生长,便开始抽穗和开花,继而结出稻谷,随之而来的是叶黄茎枯,一个周期的生命历程便宣告终结。据吴昌银博士介绍,水稻等显花植物均要经历营养生长和生殖生长两个重要的发育阶段而完成其生长周期,从营养生长向生殖生长转换的时间和机理一直是植物发育生物学研究的热点问题。
张启发团队这一项最新研究成果令人瞩目:一种可以让水稻“长生不老”的基因:去掉这个基因,水稻一直处于营养生长阶段,只长茎叶,不开花,不结实;导入了这个基因,则可以正常的从营养生长阶段转入到生殖生长阶段。
2004年,课题组在水稻突变体库中鉴定获得了一个不开花的突变体,在多种条件下生长两年后仍然不开花,始终停留在营养生长阶段。他们采用突变体标签分离克隆基因技术,最终分离克隆了RID1基因。研究表明,RID1基因编码一个锌指类的转录因子,通过调控水稻的开花素基因而影响水稻的成花转换。将分离克隆的RID1基因导入到突变体中恢复了水稻的开花,证实RID1基因为水稻成花的分子开关。研究显示,RID1基因为禾本科植物中独有的一个成花调控基因,调控了水稻中一条特异的开花路径,已有研究证明在双子叶模式植物拟南芥中不存在该路径。
张启发院士表示,RID1基因的分离,对于植物成花机理的研究,分子水平上调控植物的开花时间和成花特性具有重要的理论意义,该项研究丰富了人们对单子叶与双子叶植物开花机理的认识。另一方面,由于水稻开花的时间决定了品种的季节和地区适应性,是影响水稻生产的重要因素之一,该成果运用到水稻育种实践中,可改良水稻新品种的地区适应性,从而提高我国稻米的生产能力;该成果还有可能为其他植物的品种改良提供借鉴,如培育不开花的法国梧桐、延迟开花的牧草等。
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