圖片作者：ChatGPT
在農業上，開花時間決定了作物能不能在當地環境順利開花、結果。太晚開花會來不及結果、影響收穫，太早開花也一樣會影響產量。水稻的開花時間由許多基因共同調控，其中 Ghd7（Grain number, plant height, and heading date 7）是最重要的抑制因子之一。這個基因在長日照狀況下會讓水稻延遲開花，並且同時影響植株高度與穗粒數。
Ghd7 與光的關係
過去的研究已知，水稻的 Ghd7對「紅光」 特別敏感。每天早晨，光敏素（phytochrome，尤其是 phyB）在接收紅光訊號後，會迅速誘導 Ghd7 的表現，進而抑制下游的 Ehd1 → Hd3a / RFT1（花成素） 路徑，讓開花時間延後。
因此，當 Ghd7 功能喪失時，水稻的開花時間就會提早。日本的科學家發現，在北海道等高緯度地區的水稻品系，它們往往帶有Ghd7 基因的突變、或直接缺失，讓它們能在長日且冷涼的環境中早早開花。
先前，日本的科學家以Ghd7 加上上游4 kb（4000個核苷酸）來進行互補實驗時，卻無法達到滿意的結果（Ghd7表現量太低，無法讓突變株回到野生種的狀態）。這意味著，Ghd7 的關鍵調控序列的位置，可能比一般的基因的還要更遠。
於是，日本東京大學與農研機構的研究團隊，利用 CRISPR/Cas9 系統（基因編輯）製造了一系列 Ghd7 突變株，突變的位置位於Ghd7 上游，這些突變株刪除了不同長度的上游序列，一直到 65 kb 。
結果毫不意外的，若只刪掉靠近轉錄起始點的 0–3 kb 區域，對Ghd7 幾乎沒影響（4 kb都無法了...）。但是，當他們刪掉 −20 到 −40 kb 區域時，植株開花時間大幅提早，就像 Ghd7 剔除株一樣。
顯然，關鍵的調控區域就在這裡。於是他們進一步縮小範圍，結果竟然在轉錄起始點上游28 kb的地方，找到一個只有 228 bp 的小片段，就是控制 Ghd7 在清晨被紅光誘導的關鍵。
換句話說，Ghd7 的調控機制很像一些鄉村地區的人家的信箱...信箱不擺在家門口，而是放在遠遠的路口（−28 kb）。
更有意思的是，這個 228 bp 的「信箱」不只收紅光郵件！研究團隊發現，除了phyB 會把「紅光來了快啟動」的訊息丟進信箱，在早晨誘導 Ghd7表現量提高；相同的區段也會收ELF3（Evening Complex 的成員）送來的「抑制」訊息，讓 Ghd7的表現下降。
結果就是：水稻Ghd7 的實際表現量，就取決於紅光訊號與晝夜節律抑制作用的拉鋸。這就像每天我們打開信箱時，會同時收到許多不同的郵件。我們如何反應（開心或生氣），就看這些郵件的總結效果了。
雖然過去在動物的研究上，也曾發現有類似的遠端調控機制；但是在植物上似乎還不曾有。所以，這個研究結果顯示，植物基因調控不只是近端啟動子的事。跟動物一樣，植物也可以透過形成三D染色質結構，讓「遠在天邊」的序列直接影響基因的表現。
總而言之，日本的研究團隊發現水稻的開花基因 Ghd7，就像住在鄉下的住戶，真正決定它要不要動作的信箱，遠遠地放在 28 kb 外的路口。不論是太陽郵差（phyB）送來的紅光信件，還是月亮郵差（ELF3）塞進的抑制通知，都得先經過這個信箱，再傳到基因本身。
這個發現不僅讓我們對植物基因調控的認識得以更深入，也為未來的作物改良打開了新的可能性。
參考文獻：
Y. Ogo,T. Kawauchi,M. Mimura,K. Naito,H. Itoh, & T. Izawa, A 65-kb deletion survey identifies a distal cis-regulatory region for red-light induction of Ghd7, a key rice floral repressor, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (33) e2423119122, https://doi.org/10.1073/pnas.2423119122 (2025).
