玉米GOLDEN2-LIKE基因导入水稻:C3植物转化成C4植物的第一步

近日，Current Biology在线发表题为“Re-creation of a Key Step in the Evolutionary Switch from C3 to C4 Leaf Anatomy ”研究论文，该研究通过在水稻中过表达玉米GOLDEN2-LIKE基因，实现了C3植物转化成C4植物进化过程中的第一步。

因为水稻是C3植物，所以在干热的环境下其光合作用效率要远低于玉米和高粱等C4植物，如果能将水稻转化成C4植物，在理论上可以提高产量达50%左右，同时还能提升水稻对化肥和水的利用效率，减少作物生长对化肥和水的依赖。据悉：在2012年，由国际水稻研究所（IRRI）主导的C4水稻项目得到了英国政府和比尔&琳达•盖茨基金会（BMGF）的支持，并收到1400万美元的资金以开展随后三年的研究工作。

尽管C3和C4植物在生理、形态和遗传上都具有很大的差异，但实现这一目标还是有希望的。从遗传的角度来看，C4植物与C3植物间的差异并非不可逾越的天堑。尽管C3植物缺乏很多C4途径的必须酶，但编码一些主要酶的基因均能在现存C3植物中发现，只是编码水平更低。从演化的角度来看，从C3向C4的演化在被子植物中至少独立发生了45次。这一多源演化现象暗示C3向C4转变可能相当简单。已经观察到C4光合作用的生化特征存在于一些C3植物的细胞类型中，而C3植物的细胞分化模式也在一些C4植物组织中发现。有些植物甚至可以在C3和C4光合作用间自由变换。