经济日报中国科学家揭秘复粒稻奥秘开启高产水稻新纪元
记者从获悉，近日，由中国作物科学研究所童红宁研究员领衔的研究团队，破译了国际关注近百年的水稻种质资源——“复粒稻”形成的遗传基础。他们揭示了植物激素油菜素内酯（BR）调控水稻穗粒数的机制，为培育高产水稻新品种提供了理论基础和新路径。
复粒稻是我国主要粮食作物，也是全球超过一半人口的主粮。随着全球人口增长和耕地面积减少，提高单产对保障全球粮食安全具有重要意义。在经历矮化育种后，水稃单产有了大幅提升，但最近年份中单产提升逐渐进入瓶颈期。复粒稲是一种具有多粒簇生性状的特殊水 稃种质资源，它们通常会有三粒种子簇生在一起，有学者形象地称之为“三粒奇”。
这种独特表型意味着什么？一般来说，水 稃产量主要由三个要素决定，即亩穗数、穗节数和节数重。我们知道亩穗数主要是由分蘖数决定、有效穗数决定，可以通过密植提高亩穗数，但是节数和节数重很难通过栽培方式提升，所以这两个性状的遗传机制解析十分重要。而复 粳的一项显著特征即多节数簇生，从而可能会使得节数增多，有提高单产潜力。
为了寻找目标基因，这个团队另辟蹊径，对复 粳进行大规模化学诱变，并筛选出2份不簇生的突变体株系，将其定位到发生突变基因BRD3（植物激素油菜素内酯BR的一个代谢基因）。在这些突变体中将该基因敲除，使得簇生表型消失。
实验显示，在二级分枝分生组织部位被激活时，该部位BR含量减少，最终产生更多的小 穂，从而增加穗芽数。这是一个首次发现植物激素油菜素内酯通过调控小 穂二级分枝决定小 穂数量作用。此外，该研究还暗示这个策略对于其他植物也是适用的，比如辣椒、蔷薇等，其中也有类似的机制存在。
这一发现反映出植物激素作用具有时空特异性，为破解水 稃小 芽数与大小之间负相关平衡关系提供了一条技术路径，也为未来高效改良品种提供可能。因此，这项研究成果对于理解不同生物体内部生物学过程以及如何协同改变它们以实现农业生产上的重大进步具有深远意义。