高度對農作物很重要。低矮的作物可以承載更重的谷穗而不會彎曲，高大的作物則更能抵御長期洪水。本月，名古屋大學的植物分子遺傳學家赤木元之與同事在《自然》刊文，他們對比了生長在深水和淺水兩種不同環境中的水稻DNA，發現基因ACE1可調控作物加速生長，基因DEC1則起“剎車”作用，二者聯合，有望共同控制水稻生長高度。

20世紀中期，育種家更傾向培育短莖的小麥和水稻，此類品種更可能有較高產出，且更不易倒伏。后來，生物學家發現，這些變種作物發育過程中產生的赤霉素更少，且對赤霉素釋放的某些信號反應更遲鈍，比如刺激莖桿生長的信號。此類突變也有副作用，如導致干旱多發地區的年幼植物過早進入發育階段。

東南亞三角洲地區普遍種植水稻，此地季節性洪水退散周期長，水深可長期保持一米或更高。研究組發現，在此種環境下的水稻生長速度很快。被洪水淹沒時，乙烯會在水稻中聚集，產生更多赤霉素，水稻莖長可在一天內增加25厘米，得以在長期深水洪水環境中存活。

最新研究中，研究人員發現：水稻在深水環境中生長時，一旦被水面覆蓋，水稻體內的ACE1基因便被激活，莖部細胞受到刺激、分裂，水稻加速生長。但在淺水環境中生長的水稻，其ACE1基因則發生了突變，即便被水淹沒，水稻的莖也沒有再延長。

通過另一項實驗，研究組證實了DEC1在淺水水稻品種中的活躍表現。即便水稻被淹沒，DEC1仍然活躍，水稻的莖不再生長。而深水水稻被淹沒時，其內部的DEC1基因停止表達，莖繼續生長。

這兩種基因也存在于甘蔗、大麥和二穗短柄草中。接受《科學》采訪時，利茲大學的植物生物學家勞拉·迪克森表示，如果科學家能控制這兩個基因，也許可在不改變植物赤霉素水平的情況下調節植物高度，甚至延伸到水稻之外的作物。

加利福尼亞大學河濱分校的分子生物學家茱莉亞·塞雷斯表示，這可能是分子育種工具箱中一個新的利器。未來，這些基因會幫助育種者培育出應對季節性洪水的低產品種，或改進更矮但產量更高的水稻品種。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2501-8