顛覆傳統耕作!科學家找回水稻遺失萬年的基因 播種一次可連續多年收穫

陸地生物

中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士(見圖)團隊和王佳偉研究員團隊首次克隆決定野生稻多年生生活習性的關鍵基因EBT1,該成果以封面形式在國際期刊《科學》發表。 圖/新華社
中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士(見圖)團隊和王佳偉研究員團隊首次克隆決定野生稻多年生生活習性的關鍵基因EBT1,該成果以封面形式在國際期刊《科學》發表。 圖/新華社

全球農業生產技術重要突破!中國科學家歷時多年持續研究,已成功複製野生稻「長壽」特質的關鍵基因EBT1,並培育出可一次播種、多年收穫的「類野生稻」。這項研究成果不僅登上國際頂尖學術期刊《科學》(Science)的封面,更揭開了栽培水稻在萬年前馴化過程中,如何由「多年生」轉變為「一年生」的演化謎團。

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中新社20日報導,這項為水稻品種多年生化改良,及再生稻育種提供重要理論依據,和基因資源的重要研究成果,由中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士團隊、王佳偉研究員團隊合作完成。

韓斌表示,栽培稻是全球最重要的一年生糧食作物之一,野生稻祖先卻是一種多年生、匍匐生長的野草狀植物。在水稻馴化過程中,多年生的野生稻如何逐漸演化為一年生的栽培稻,一直是未解之謎。

為破解謎團,研究團隊首先對446份野生稻資源進行系統分析,發現部分野生稻材料與一年生栽培稻不同,植株在種子成熟後並未衰老死亡,而是在節間腋芽處持續萌發出新的側枝。這些分枝會不斷延伸,持續生長,落地後會生根並發育成為新的植株。

為找到決定性的「長壽」基因,研究團隊以多年生東鄉野生稻W1943與一年生栽培稻秈稻「廣陸矮四號」雜交,構建染色體替換系統、開展遺傳學研究。他們利用精細的圖位複製技術,最終定位並複製出該「長壽」基因,命名為EBT1。

據研究團隊發表內容,傳統栽培水稻在抽穗結果後,葉片會逐漸發黃枯萎死亡。然而野生稻祖先具備像野草般「春風吹又生」的天賦。此次發現的關鍵基因EBT1,能在種子成熟後被重新啟用,讓植株生理年齡「重置」,在開花結果後不進入死亡階段,而是重新萌發新芽與新葉,進入下一個生長周期,實現生理意義上的「返老還童」。

研究也發現,人類祖先在萬年前的馴化過程中,為了追求更高產量、更緊湊的株型,也就是讓稻子站直而非匍匐生長,以及收割方便,無意間「丟棄」了這個長壽基因,導致現代栽培水稻變成必須每年重新插秧的一年生作物。

基於這項基因發現,研究團隊將複製的「長壽」EBT1,與2種已知的匍匐生長基因聚合,研製出能複現野生稻強大生命力的「類野生稻」植株。實驗數據顯示,這種新型水稻具備極強的無性繁殖能力,在海南的田間環境中已成功存活至少兩年。這代表未來農民可能只需播種一次,就能連續收穫好幾年,徹底顛覆傳統的耕作邏輯。


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