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水稻耐逆境能力 中研院發現提高關鍵

【記者徐翠玲/台北報導】中研院分子生物研究所院士余淑美與研究團隊發現控制水稻糖濃度關鍵,可藉由開啟與關閉α-澱粉水解酵素(αAmy)基因表現,提高水稻耐逆境能力。中研院15日表示,這項技術可育出抗逆境、高產量水稻品種,也可應用於其他穀類改良,有助解決環境變遷造成糧食減產的問題,目前已申請美國專利。

人類必須控制血糖濃度保護健康,植物也需要平衡糖濃度才長得強壯,其中α-澱粉水解酵素(αAmy)是分解植物澱粉最主要的酵素,能控制植物體內糖的產生與利用,其表現受缺糖誘導、被高糖所抑制。

研究團隊發現,植物維持所需糖濃度的機制是透過2個蛋白質因子MYBS1及MYBS2互相競爭調控αAmy的產生,在缺糖時,MYBS1進入細胞核促進αAmy的表現分解澱粉為糖;而在高糖時,MYBS2進入細胞核抑制αAmy的產生。另外,乾旱及高溫也會抑制MYBS2,促使αAmy大量表現,進而顯著提高水稻生長速度、耐逆境能力及穀粒產量。

研究團隊表示,這個發現終於解開了植物在遭受環境逆境及病菌感染下,卻大量產生αAmy之謎,目的就是讓植物對逆境更有「抵抗力」。

研究成果已發表於《美國國家科學院期刊》加長版(PNAS, Plus)。余淑美說,此論文為全球首次發現高糖及缺糖能開啟與關閉基因表現的分子機制,以維持植物體內糖濃度的平衡,並且也與植物的生長需求、抵抗逆境及提高產量息息相關。

余淑美亦提及,當前全球各大洲因高溫及農業水資源匱乏,已對糧食生產造成嚴重衝擊,這項技術可利用較易商業化的基因編輯技術來控制MYBS2及αAmy的表現,改良水稻及其他穀類的品種,增加作物生長效率,並足以耐各種逆境,維持糧食高產量。