元素百科介绍水稻半矮秸秆的性质和抗倒伏育种的研究进展。中国科学院上海生命科学研究所植物生理生态研究所李来庚研究小组与湖南亚华种业科学研究所杨元柱团队合作，发现了一种新的特殊调节水稻茎基部长度的基因。该基因在培养水稻半矮秸秆性能、提高抗倒伏能力、增加大面积水稻产量方面具有重要的应用价值。
倒伏是水稻高产稳产的主要限制因素之一。自20世纪60年代以来，以作物矮化育种为标志的“绿色革命”主要利用赤霉素合成基因SD1的突变体，培育半矮秸秆的特性，提高作物（水稻）的抗倒伏能力，大面积显著增加水稻产量。虽然水稻中发现了60多个基因会导致半矮秸秆的特征，但这些基因不仅影响茎的长度，而且影响其他农业特征，难以应用于培育抗倒伏品种。目前，SD1的突变仍然是水稻半矮秸秆性质的主要基因。由于可用基因的单一性，抗倒伏性分子育种受到很大限制。
SV14S是一种广泛应用于水稻育种的温敏不育系，其茎基节间显著缩短，具有良好的抗倒伏性。通过遗传分析，李来庚研究组发现，茎基节间缩短是由单个基因控制的半显性遗传特征，并将该基因命名为Shornted Basal Internodes（SBI）。结合图位克隆和基因组技术，发现SBI编码了一种尚未报道的GA2氧化酶，在茎基部节间高度表达。酶分析表明，SBI编码的GA2氧化酶能将活性赤霉素转化为非活性赤霉素化合物。水稻中SBI有两种等位变异基因型，导致SBI酶催化活性明显不同。高活性SBI位点显著降低了水稻茎基部节活性赤霉素的含量，从而抑制了基部节之间的伸长。SBI蛋白序列保守区的第338位氨基酸差异是影响SBI酶活性的关键点。通过对大量水稻品种的基因分析，发现该位点的变化影响了水稻品种的株高和茎基节间长度。同时，基因进化分析表明，SBI等位基因之间的差异很可能来自不同祖先的野生稻群。
利用SBI等位变异，研究小组培育了一系列茎节长度结构合理、抗倒伏能力高的新型水稻品种，在大面积种植中表现出良好的高产、稳定、广泛的特点。
