農民不哭 中研院發現稻米抗淹水機制

〔記者簡惠茹／台北報導〕水稻雖然長在半水半土的水田環境，但是如果秧苗被「滅頂」太久，仍會因缺氧而死，中研院研究團隊找到稻米對抗淹水的蛋白序列啟動機制，研究論文今年二月登上國際期刊。

過去研究雖然已經發現關鍵蛋白質「SUB1A-1」可以有效幫助水稻抗淹水，但對其機制卻不了解，中央研究院農業生物科技研究中心特聘研究員施明哲，與生物化學研究所助研究員何孟樵，結合植物生理學及生物物理學，找到水稻偵測、啟動對抗淹水逆境的機制，並發現SUB1A-1如何不被氧化分解，進而保護水稻挺過淹水逆境。

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研究團隊進一步發現，SUB1A-1獨特的抗淹水方式，將有助於了解水稻是如何應對淹水逆境而存活，甚至可以用來找尋其他經濟作物是否有同樣的抗淹水機制，並對其生長、抗逆境有更精準的掌控，此研究成果有助進一步掌握水稻的抗淹水機制，並已於今年2月初刊載於《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

研究團隊指出，為了對抗淹水逆境，部分在來米品種會仰賴SUB1A-1的重要蛋白質求生，遇到淹水時稍稍暫停生長、保存能量，等待大水退去，即便淹水的時間長達2個星期，只要大水退去，秧苗依然能繼續生長。

但是SUB1A-1究竟如何啟動水稻細胞中的抗淹水功能卻仍是謎團，何孟樵表示，本研究首要發現，當水稻遭遇淹水逆境時，其細胞內的SUB1A-1是其實只是一系列「抗淹水機制」的開始，因為SUB1A-1會啟動另外兩個重要的蛋白質，名為ERF66與ERF67，透過這2個基因作用，還會再進一步啟動更多相關基因，進入抗淹水的「緊急狀態」，幫助水稻度過水患。

更重要的是，研究團隊證實，在ERF66與ERF67這兩個轉錄的蛋白質序列中，有一段特殊的「降解決定區域（N-degron）」，就像內建一台淹水警報器，可以偵測水稻是否已遭遇淹水，並決定要不要啟動對抗淹水的應變機制。

研究團隊指出，在一般情況下，降解決定區域會與細胞內的氧氣發生氧化作用，進而讓ERF66與ERF67都被分解消滅；但是一旦秧苗被大水滅頂，細胞內形成了「缺氧」的環境，便因為該區域不再發生氧化作用，ERF66與ERF67得以繼續運作，啟動後續的抗淹水基因群，幫助水稻挺過淹水逆境，研究團隊推測，水稻即是仰賴此「SUB1A-1／ERF66／ERF67系統」，感測淹水所造成的缺氧環境，進而啟動體內相關的抗淹水機制。

研究團隊也推測，SUB1A-1蛋白質，是藉由其自身特殊的3D立體結構，將其降解決定區域遮蔽起來，使其不會被氧化、分解，除了在淹水時啟動稻米的保護機制，而在非淹水的時候，SUB1A-1也同樣利用這個特殊的結構，讓自己持續運作，幫助稻米對抗乾旱、活性自由基、缺光等其他的環境逆境。