现在水稻有更多的选择来应对洪水。
植物学年鉴

现在水稻有更多的选择来应对洪水。

当水位上涨时,水稻植株应该停止生长并保存能量,直到水位回升,还是应该加速生长以冲出水面?一项新的研究培育出了两种特性兼具的水稻。

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热带沿海地区的水稻生态系统易受洪水侵袭,但并非所有洪水都是一样的。 有时植物会在短时间内被水淹没。 他们经历洪水的另一种方式是通过长期部分淹没(停滞洪水)。 加藤洋一郎及其同事 一直在研究 SUB1,这是一个提高水稻耐淹性的基因组区域。 他们想看看是否也可以培育 Sub1 水稻品种来耐受停滞不前的洪水。

洪水情景。 图表由加藤洋一郎绘制。

加藤教授解释说,结合这两种特性意味着让植物以两种截然不同的方式做出反应。 “陆生植物通常有两种适应洪水压力的策略。 一种是植物的“休眠”或部分休眠,即像深海鱼一样在水下停止能量消耗,几乎不活动(为水退后的恢复储存能量)。 另一种是像带通气管的潜水员一样积极“逃避”洪水压力。 这两种策略听起来像是相反的方式,但自然洪水压力始终是两种洪水压力的混合。 如果植物要适应这两种胁迫,适应策略是什么样的? 对于想要改良水稻基因型的育种者来说,这是一个特别重要的问题。”

你可能会认为稻田是潮湿的。 然而,加藤教授表示,淹没是一个严重的问题。 “我们(或者至少是日本人)喜欢泡温泉,甚至把腿泡在温水里也能让我们感到舒服。 虽然不会立即致命,但没有人喜欢将身体长时间浸泡在下巴以下的热水中。 大约 50% 的水深对于现代水稻来说已经很关键了(由于植物育种以降低高度 - 半矮化身高以增加抗倒伏性),造成超过 50% 的减产。”

对 Sub1 水稻的实验表明,在停滞洪水条件下,与耐停滞水稻相比,它通常表现不佳。 加藤教授和他的同事设法做的是找到可以与其他种类的水稻竞争的 Sub1 水稻品种。 加藤教授说,“既然认为两种适应机制完全相反(即植物或植物育种者必须选择其中之一)是自然的或合理的,因此没有人认真地说‘必须有一种方法,最终我们将能够识别独特的水稻基因型”,然后应对挑战“

水稻部分淹没。 加藤洋一郎摄。

水稻已经开始运到田里了。 加藤教授说:“有前途的基因型已经分发到洪水压力普遍存在的目标亚洲国家。 各国植物育种家正在测试总体适应性(如抗病虫害、消费者对稻田的偏好),如果能被农民直接接受,那么很快就可以上市。 与此同时,每个国家的植物育种者都开始将这些基因型与本国流行的品种进行杂交。”

虽然这意味着现在有一种产品正在运往农民手中,但仍有研究要做。 很快就会有一种植物以两种不同的方式对洪水做出反应,但是是什么触发了反应? 是水位上升的速度吗? 加藤教授正在寻找答案。 “这确实是一个需要在未来研究中回答的好问题。 但我们猜是这样。 例如,如果水逐渐上升,那么我们认为我们试图拉伸潜望镜以观察水面以上。 但如果它突然上升,那么我们就不知道水面有多高了。 我们认为我们还会尝试使用潜望镜吗? 我们也不知道植物对不同类型的洪水胁迫的感知涉及什么样的信号。 这些问题仍有待回答。”

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作者

Alun Salt

Alun(他/他)是 Botany One 的制作人。他的工作是维护服务器的正常运行。

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