矮化基因带来农业生产的“绿色革命”

历史上，人类主要依靠扩大耕地面积来满足日益增长的粮食需求。当肥沃的土地越来越少，进一步扩大耕地面积就意味着要把贫瘠的土地变成耕地，这显然是很难实现的。当时的种植业处在低谷时期，粮食作物容易遭受自然灾害的侵袭，抗倒伏能力差，经常可以看到大片的庄稼被风雨吹打而夭折，造成产量极低，农业状况很不景气，并且面对日益增长的人口压力，人们的吃饭问题受到严峻考验。

20世纪初，西方国家大规模投资农业科学研究，助力农业产量实现跨越式突破。现代化种植模式及农业科学技术的发展、化肥和农药的使用加速了产量提高的进程。科学家发现，矮秆小麦比正常小麦茎短且较粗，具有抗倒伏的先天优势，而且穗大高产。在对它们深入研究后，科学家找到了导致其矮生性的根本原因，即基因的矮化性。20世纪50年代，人们开始应用矮化基因，这给农业生产带来了第一次“绿色革命”。这次“绿色革命”的主要目标就是把水稻的高秆变矮秆。很多国家开始利用矮化基因来培育和推广矮秆抗倒伏的高产水稻、小麦、玉米等新品种，将具有矮化基因的品种和抗病品种进行杂交，获得了很多矮秆作物。很多国家获得了稳定的食物供应，消除了饥饿的威胁，大大缓解了世界粮食危机。杂交水稻就是第一次“绿色革命”时期的杰出代表。

在水稻中发现的矮化基因有100多个，其中具有代表性的便是sd1基因。该基因通过抑制赤霉素的合成来抑制水稻节间的伸长，并且可促进穗数、结实率的提高，从而使矮秆类型的产量高于高秆类型。多数水稻的株高都是由1～3对矮秆主效基因控制的。在发现了这些矮化基因之后，科学家就将它们与其他品种的水稻杂交，来获取其他优良性状。

除了水稻的矮化基因外，小麦中控制矮秆性状的基因为Rth基因家族，并且这个家族的相关基因已达33个，研究最广的包括Rth1、Rth2、Rth3、Rth8、Rth10等。

矮化育种成为植物育种的一个发展趋势。一般矮化植物株型紧凑，抗倒伏，在生产上便于管理，丰产性好，相关育种工作不仅在大田作物中进行，在果树、牧草中也有研究。

作者：孙眉