作為一種新型、輕簡化的栽培模式，水稻直播在展現出巨大發展潛力的同時，也存在著用種量大、出苗率較低、出苗不均勻等問題。水稻覆土出苗的動力源主要靠幼苗中胚軸和胚芽鞘的伸長，而水稻中胚軸伸長是決定水稻品種適宜覆土直播的關鍵因素。有趣的是，現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并不清楚。
控制水稻直播幼苗中胚軸伸長主效數量性狀基因座在自然和人工選擇馴化進程中逐漸丟失（中國水稻研究所供圖）
近日，中國水稻研究所胡培松院士團隊研究發現，在水稻覆土直播中，水稻1號染色體上存在一個同時控制幼苗中胚軸伸長與出苗率的主效數量性狀基因座qME1。該研究揭示了調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很好的參考。相關研究成果日前在線發表在《植物學報（Journal of Integrative Plant Biology）》上。
研究人員實驗表明，qME1基因座對應的就是水稻“綠色革命”中矮化育種發掘出的重要基因SD1，也正是該基因在“綠色革命”前賦予了水稻長中胚軸性狀。
進一步研究發現，水稻覆土機械壓力通過誘導釋放乙烯，最終促進水稻中胚軸伸長。馴化研究表明，中胚軸伸長性狀在矮化育種中逐漸丟失，也暗示長中胚軸是野生稻及“綠色革命”前水稻在破土出苗時適應惡劣環境的關鍵因素之一。
此外，該研究還發現相關基因具有耐淹、早生快發等優點，中胚軸部位異位表達該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伸長。
該研究得到了國家自然科學基金、浙江省科技計劃、浙江省重點研發計劃和中國農科院科技創新工程等項目的支持。
