水稻育種專家們發現了構建出水稻良種的秘密,這有可能會讓亞洲數百萬人的早、中、晚餐得到改善。來自中國的兩個分子遺傳學家小組獨立開展研究工作,發現了一個控制稻米粒型和米飯口感的基因,并可在不犧牲作物產量的條件下對其進行選擇。兩篇研究論文發布在7月6日的《自然遺傳學》(Nature Genetics)雜志上。
康奈爾大學水稻遺傳學家Susan McCouch(未參與該研究)說:“其影響是極其巨大的。水稻育種界一直面對著這一問題——他們能夠改善水稻的產量或是提高質量,但卻幾乎從來沒有同時兼顧到兩者。”
在東南亞,高達76%的熱量攝取來自稻米,精明的消費者知道在購買大米時要注意些什么。優質大米比較透明;有不透明白色斑點的則表明口感不良。對許多人來說,最好的大米米粒細長。“這種形狀與質量相關,”其中一篇Nature Genetics論文的資深作者、中科院遺傳學家傅向東(Xiangdong Fu)說。
消費者愿意付出更多的錢來購買質量好的大米,使得一些國家的育種者們準備以犧牲產量為代價來構建出新的水稻品種。在印度人最喜愛的印度香米中一種谷粒改良基因使得產量下降了14%。但中國的農民往往會接受低質量來保持高產量。
兩篇研究論文確定了一個基因與細長的米粒形狀以及降低堊白度有關聯——可以利用它來培育出產量不受影響或很少影響的新水稻品系。
改變形狀
這一基因可通過促進縱向細胞分裂超過橫向細胞分裂,來誘導稻米形狀發生根本改變。由于這一基因是顯性基因,使得可以利用它來構建出雜交品種。而鄰近的一個基因編碼了一種參與將DNA轉錄為RNA的蛋白質,其抑制了這一效應,則可讓其喪失功能。
McCouch說,這個故事中真相的英雄是育種專家。這一稱作為GL7和GW7的基因以高水平表達于兩個美國水稻品種,以及一個新的中國水稻品系TaifengA中。“育種專家們已經完成了育種;他們不需要人們去完成分子遺傳學工作。”
但現在既然發現了這一神奇的基因,也可以采用先進的工具來操控它。另一篇Nature Genetics論文的作者、中國農業科學院熊國勝(Guosheng Xiong)說:“在中國的市場上已有一些包含這些等位基因的水稻品種。而有了這方面的知識,我們可以將它導入一些味道和烹飪品質極佳但看上去不好的水稻品種中。”
盡管世界各地的主食大致相同,但各個國家對于稻米大小、形狀和味道的偏好卻差異很大。但不管當地的偏好如何,幾乎沒有人喜歡白堊。且堊白米也很容易斷裂,會降低作物的價值,及農民們每年收獲的稻米數量。
傅向東說:“無論導入到什么水稻品系中,這一基因都將改善大多數中國稻米的外觀和口感。它將變得更漂亮且口感更好。“這對于一個許多國民一日三餐都吃米飯的國家來說是一個不小的成就。將給世界上某些最貧困的人們帶來快樂,”McCouch說。
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