Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding

赤霉素 基因 生物 转录因子 延伸率 植物 细胞生物学 乙烯 转基因水稻 转基因作物 转基因 遗传学 生物化学 材料科学 极限抗拉强度 冶金 催化作用
作者
Takeshi Kuroha,Keisuke Nagai,Rico Gamuyao,Diane Wang,Tomoyuki Furuta,Masanari Nakamori,T Kitaoka,Keita Adachi,Anzu Minami,Yoshinao Mori,Kiyoshi Mashiguchi,Yoshiya Seto,Shinjiro Yamaguchi,Mikiko Kojima,Hitoshi Sakakibara,Jian Wu,Kaworu Ebana,Nobutaka Mitsuda,Masaru Ohme‐Takagi,Shuichi Yanagisawa,Masanori Yamasaki,Ryusuke Yokoyama,Kazuhiko Nishitani,Toshihiro Mochizuki,Gen Tamiya,Susan R. McCouch,Motoyuki Ashikari
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:361 (6398): 181-186 被引量:213
标识
DOI:10.1126/science.aat1577
摘要

Most plants do poorly when flooded. Certain rice varieties, known as deepwater rice, survive periodic flooding and consequent oxygen deficiency by activating internode growth of stems to keep above the water. Here, we identify the gibberellin biosynthesis gene, SD1 (SEMIDWARF1), whose loss-of-function allele catapulted the rice Green Revolution, as being responsible for submergence-induced internode elongation. When submerged, plants carrying the deepwater rice-specific SD1 haplotype amplify a signaling relay in which the SD1 gene is transcriptionally activated by an ethylene-responsive transcription factor, OsEIL1a. The SD1 protein directs increased synthesis of gibberellins, largely GA4, which promote internode elongation. Evolutionary analysis shows that the deepwater rice-specific haplotype was derived from standing variation in wild rice and selected for deepwater rice cultivation in Bangladesh.
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