在农业科研领域,一项关于水稻的突破性成果引发广泛关注。科学家们成功克隆出决定野生稻多年生习性的关键基因,这一发现为培育“种一次、收多年”的水稻品种带来希望,也为理解植物生命衰老与年轻的机制提供了全新视角。
一年生栽培稻经过人类长期驯化,以获取更多粮食,但其祖先普通野生稻却是能存活多年的“野草”。究竟是什么基因让水稻在驯化过程中失去了“长寿”能力?为解开这一谜团,科研团队在446份野生稻资源中展开筛选,通过正向遗传学方法,将多年生的东乡野生稻与一年生的栽培稻杂交。经过多年精细定位,最终在水稻1号染色体上锁定关键基因座位,并将其命名为ebt1。
研究发现,栽培稻中mir156的表达量随年龄单向递减,直至开花后枯萎;而野生稻中,这个“年龄开关”会在开花后腋芽中被重新激活,实现表达状态的重启,使水稻从生殖生长终点回到营养生长起点,仿佛拥有“返老还童”的能力。有趣的是,mir156是另一科研团队长期研究的对象,此前已证实其含量下降与植物绝对年龄无关,而与细胞分裂引发的生理年龄直接相关。此次在野生稻中的发现,让两项研究在进化中奇妙交汇。
对于公众关心的多年生水稻所产大米口感问题,科研人员推测口感应该不会受影响。因为ebt1主要指挥生长架构和节奏,决定大米糯性、香味的优良基因底盘依然保留。然而,将多年生水稻从理论变为现实,还有很长的路要走。在海南试验田中,这种植物虽展现出强大无性繁殖能力,存活至少两年,但重置后的第二季、第三季水稻虽能存活并长出很多叶子,结出的种子却很少。由于植物能量守恒,大量能量用于维持生命和长叶子,必然会牺牲果实产量。
科研人员表示,当前目标是先攻克“让它活着”的难关,未来育种工作需在营养生长和生殖生长间找到最佳平衡点,通过杂交育种和优中选优,筛选出既能多年生又能保持一定产量的新品系。这种“长寿”特性应用场景广阔,在丘陵、梯田等不便于机械化作业的地区,多年生水稻可节省插秧环节,减少化肥流失,降低农业成本,为低碳农业提供新方案。而且,由于mir156在禾本科植物中高度保守,“重置年龄”策略有望复制到其他作物上,未来或能像收割韭菜一样收割牧草叶片,无需顾虑结实率。
这项成果是两支科研团队跨界合作的成果。一支团队拥有深厚的水稻基因组学与野生稻资源库,另一支团队在植物发育生物学领域有长期积淀。两支团队碰撞,让研究深入到“读懂机制”的核心。这种跨越学科的深度合作,源于科研机构内部“不藏私”的默契,为科研人员提供宽松环境思考重大问题,自由探索、优势互补的氛围让科研变得纯粹高效。
不过,研究多年生植物充满艰辛。有科研人员在博士毕业时都未能发表文章,看着同学有成果心里着急,但导师认为研究意义重大,值得坚持。在枯燥的实验周期里,科研人员每周往返于不同园区,即使没有新数据也会和导师讨论文献,寻找前行方向。这种对“冷门”与“难点”的守护,也离不开城市对基础研究的支持。相关研究项目得到明确资助,这类基础研究虽风险高、考察表型耗时长,但城市对原始创新的深度信任,给了科学家跨越难关的底气。











