育秧、移栽是人們常見的水稻栽培方式，而將稻種直接播入大田進行水稻直播，是近年來一種輕簡化的栽培方式，但也存在出苗率較低的問題。近日，中國水稻研究所胡培松院士團隊研究發(fā)現(xiàn)，在水稻覆土直播中，水稻1號染色體上存在一段能同時控制幼苗中胚軸伸長與出苗率的主效數(shù)量性狀基因qME1。該研究揭示了調(diào)控水稻破土出苗的新機制，為選育適合直播的水稻新品種提供重要參考，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在學術(shù)期刊《植物學報》上。

研究團隊專家介紹，隨著社會發(fā)展，傳統(tǒng)精耕細作式的水稻育秧移插栽培方式已難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，以省力、省工為特點的輕簡化栽培方式——水稻直播栽培技術(shù)展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。但目前水稻直播還存在用種量大、出苗率較低、出苗不均勻等問題，嚴重制約了其在更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用。

研究表明，水稻中胚軸伸長對幼苗破土出苗具有關(guān)鍵作用，是提供其迅速破土的主要動力。因此研究中胚軸在出苗過程中伸長的作用機理、鑒定控制中胚軸伸長的優(yōu)異基因?qū)τ谕茝V水稻直播技術(shù)具有重要的意義。而此前研究已表明，現(xiàn)代栽培稻普遍丟失了長中胚軸這一古老的性狀，但其背后的遺傳馴化基礎(chǔ)并不清楚。

由此，在國家自然科學基金等項目的支持下，研究人員利用基因技術(shù)，通過實驗發(fā)現(xiàn)基因qME1賦予了水稻長中胚軸性狀。進一步研究發(fā)現(xiàn)，水稻覆土的機械壓力通過誘導(dǎo)釋放乙烯，最終促進了水稻中胚軸的伸長。研究人員通過進一步馴化研究發(fā)現(xiàn)，中胚軸伸長性狀在水稻矮化育種中被逐漸丟失，也暗示長中胚軸是野生稻及早期水稻在破土出苗時適應(yīng)惡劣環(huán)境的關(guān)鍵因素之一。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)qME1具有耐淹、早生快發(fā)等優(yōu)點，在水稻中胚軸部位異位表達這一基因，能在不顯著影響水稻株高和抗倒伏性的前提下促進中胚軸的伸長。