台湾中央研究院分子生物研究所特聘研究员余淑美研究课题组于2009年10月6日在《Science Signaling》(《科学-信号传导》)上发表了题为“Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding”重要论文。论文报道了水稻耐淹水的关键基因，揭开数千年来所有谷类作物中，只有水稻种子可在水中发芽及成长的秘密。这一发现对于目前全球种植水稻以淹水方式防治杂草，以及促进其他作物耐淹水的育种等范畴，都有重大影响。

 

该研究指出，淹水是一个全球性的重大灾害，通常导致作物缺氧而停止生长甚至死亡，因此造成大幅度的产量损失。水稻是耐淹水作物，但是分子机制一直未被破解。

 

该研究贡献在于是经研究发现了“蛋白激酶”(CIPK15)为调控水稻耐淹水的关键基因。研究团队发现，当水稻种子在淹水状态下，将缺氧信息传递到CIPK15，接着再调控细胞内具有监测能量多寡及感应逆境的多功能蛋白激酶(SnRK1A)，然后透过糖信息传递途径在水稻种子内大量制造淀粉水解酶(amylase)将淀粉转化成糖，同时大量制造酒精脱氢酶(alcohol dehydrogenase)将糖发酵产生能量(ATP)，使种子有足够碳水化合物及能量而能够在水中发芽。等小苗快速生长至水面可以呼吸更多空气后，根部以同样原理制造碳水化合物及能量，而使植株可在半淹水稻田中生长。其他谷类作物及杂草并无这些能力，因此无法在水中发芽及生长。

 

　　该项研究成果也有助于各种耐淹水品种的选育，减少因水害而造成的减产。

 

《Science Signaling》(《科学-信号传导》)隶属于《Science》出版集团，以发表　有关分子生物、神经科学、微生物、生理学与医学、细胞生物学等领域的原创性论文为主。

 

 

Flooding is a widespread natural disaster that leads to oxygen (O₂) and energy deficiency in terrestrial plants, thereby reducing their productivity. Rice is unusually tolerant to flooding, but the underlying mechanism for this tolerance has remained elusive. Here, we show that protein kinase CIPK15 [calcineurin B–like (CBL)–interacting protein kinase] plays a key role in O₂-deficiency tolerance in rice. CIPK15 regulates the plant global energy and stress sensor SnRK1A (Snf1-related protein kinase 1) and links O₂-deficiency signals to the SnRK1-dependent sugar-sensing cascade to regulate sugar and energy production and to enable rice growth under floodwater. Our studies contribute to understanding how rice grows under the conditions of O₂ deficiency necessary for growing rice in irrigated lowlands.

 

 

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