發現水稻耐淹水的關鍵基因
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中央研究院分子生物研究所特聘研究員余淑美實驗室於10月6日發表重要論文 “Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding”，發現水稻耐淹水的關鍵基因，揭開數千年來所有穀類作物中，只有水稻種子可在水中發芽及成長的秘密。
這篇研究的發現，對於目前全球種植水稻以淹水方式防治雜草，以及促進其他作物耐淹水的育種等範疇，都有重大影響。
論文刊登在國際專業期刊《科學—信號傳導》(Science Signaling)，該期刊隸屬於國際頂尖期刊《科學》(Science)集團，專門以報導有關分子生物、神經科學、微生物、生理學與醫學、細胞生物學等領域的最前端創新性論文為主。論文第一作者李國維是余淑美研究員的博士生，目前就讀於國防醫學院生命科學研究所博士班。
研究團隊指出，淹水是一個全球性的重大災害，通常導致作物缺氧而停止生長甚至死亡，因此造成嚴重的農業損失。水稻是唯一耐淹水的主要作物，但是分子機制一直未被破解。
本篇論文重要的貢獻是清楚呈現“蛋白激酶”(CIPK15)為調控水稻耐淹水的關鍵基因。研究團隊發現，當水稻種子在淹水狀態下，將缺氧訊息傳遞到CIPK15，接著再調控細胞內具有監測能量多寡及感應逆境的多功能蛋白激酶 (SnRK1A)，然後透過糖訊息傳遞途徑在水稻種子內大量製造澱粉水解酶(amylase)將澱粉轉化成糖，同時大量製造酒精脫氫酶(alcohol dehydrogenase)將糖發酵產生能量(ATP)，使種子有足夠碳水化合物及能量而能夠在水中發芽。等小苗快速生長至水面可以呼吸更多空氣後，根部以同樣原理製造碳水化合物及能量，而使植株可在半淹水稻田中生長。其他穀類作物及雜草並無這些能力，因此無法在水中發芽及生長。
余淑美研究員指出，水稻不怎麼喜歡淹水，但是可以忍耐淹水。因此，傳統稻農的智慧是利用淹水方式去除雜草，可以大量減少人工及除草劑。因而目前全球80%的水稻田，藉此耕種方式來生產足以養活全球近半數人口的稻米。
此篇論文發現CIPK15對水稻耕作乃至人類生活的高度貢獻，由此可見。由於颱風等天然災害，常造成農作物淹水之重大損害，本研究也可以協助育出各種耐淹水作物，減少水損。（來源：生物通 小茜）
Science Signaling原文論文
Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding
Sci. Signal., 6 October 2009
Vol. 2, Issue 91, p. ra61
[DOI: 10.1126/scisignal.2000333]
Kuo-Wei Lee1,6, Peng-Wen Chen2, Chung-An Lu3, Shu Chen4, Tuan-Hua David Ho5, and Su-May Yu6*
1 Graduate Institute of Life Sciences, National Defense Medical Center, Neihu, Taipei 114, Taiwan, ROC.
2 Institute of Agricultural Biotechnology, National Chiayi University, Chiayi City 600, Taiwan, ROC.
3 Department of Life Sciences, National Central University, Jhongli City, Taoyuan County 320, Taiwan, ROC.
4 Taiwan Agricultural Research Institute, Wufeng, Taichung 413, Taiwan, ROC.
5 Institute of Plant and Microbial Biology, Academia Sinica, Nankang, Taipei 115, Taiwan, ROC.
6 Institute of Molecular Biology, Academia Sinica, Nankang, Taipei 115, Taiwan, ROC.
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