未来收水稻会像采果子？中国科学家破解水稻“多年生”关键

栽培稻(Oryza sativa)是全球最重要的一年生粮食作物之一。然而，其祖先普通野生稻（Oryza rufipogon）却是一种多年生、匍匐生长的野草状植物。在水稻驯化过程中，野生稻是如何逐渐演化为一年生的栽培稻一直是一个未解之谜。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心微信公众号消息，北京时间2026年3月20日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心，植物性状形成与塑造全国重点实验室韩斌院士团队和植物高效碳汇重点实验室（中国科学院）王佳伟研究员团队，以封面形式在国际权威学术期刊《科学》（Science）上发表题为“Resetting of a tandem microRNA156 enables vegetative perennial growth in rice”的论文。该研究首次克隆了决定野生稻多年生生活习性的关键基因EBT1，并阐明了该基因座位表达模式的改变是水稻在驯化过程中由多年生向一年生转变的关键。

研究团队首先对446份野生稻资源进行了系统的表型考查，发现部分野生稻材料与一年生栽培稻不同，这些植株在种子成熟后并未衰老死亡，而是在节间腋芽处持续萌发出新的侧枝。这些分枝会不断延伸，持续生长，落地后会生根并发育成为新的植株，从而呈现出野草状的表型。 也就是在开花后出现发育程序的逆转，重新返回营养生长期（“成花逆转”现象），从而呈现出一种无性繁殖的多年生生活习性。

为了找到决定该多年生表型的关键基因，研究团队以多年生东乡野生稻W1943（Oryza rufipogon，野生稻的一种）与一年生栽培稻籼稻广陆矮四号（GLA4）杂交，构建染色体替换系，开展了正向遗传学研究。利用精细的图位克隆技术，最终定位并克隆到该基因，命名为Endless Branches and Tillers 1（EBT1），意为“无尽的分枝与分蘖”。研究发现，该基因座位由两个串联排列的微小RNA（microRNA）基因——MIR156B和MIR156C组成。

miR156是植物的“年龄开关”，调控了植物的发育进程。经典理论认为，miR156在幼苗期高表达，随着植物年龄的增长，其表达量逐渐降低，从而推动植物由营养生长向生殖生长的转变。出人意料的是，研究团队发现，尽管野生稻MIR156B和MIR156C也遵循类似“随年龄递减”的表达模式，但它们会在开花后分蘖节的腋芽中重新被激活。这种表达状态的重启（reset），使得腋芽能够出现发育程序的逆转，恢复营养生长能力，不断产生新的分蘖，从而呈现出“无性繁殖”的发育模式。进一步深入分析发现，这一独特的重启现象与野生稻EBT1（MIR156B和MIR156C）基因座位的表观修饰状态密切相关。

MIR156BC开花后表达的重启是野生稻多年生生活习性建立的分子基础。

栽培水稻具有有限的生命周期，从开花结种到衰老，MIR156BC未被重新激活。在携带野生稻MIR156BC等位基因的栽培水稻中，MIR156BC在种子成熟后的节间分蘖芽中被重新激活，从而支持持续生长，并表现出类似禾草的性状，包括花序逆转和营养繁殖能力。进一步聚合匍匐生长基因后，植株转变为类似野生的形态，支持营养多年生生长。

该位点的野生稻和栽培稻群体基因组遗传变异分析显示，该基因区域在水稻驯化过程中受到人工选择。这意味着，在追求高产和株型紧凑的栽培稻时，人们可能无意中“丢弃”了野生稻的多年生基因。进一步，研究团队通过将EBT1与已知的两个水稻匍匐基因PROG1和TIG1聚合，成功创制出能够复现野生稻野草表型的“类野生稻”植株。该聚合材料具有强大的无性繁殖能力，在海南田间环境中可以存活至少两年。

创制的“类野生稻”在不同生长时期的形态特征。

前两行为不同株系在生长约5个月时的表型，分别呈现了整体植株和分枝的形态。第三行为在海南种植、生长达18个月的“类野生稻”的状态。

综上，本项研究不仅深化了人们对植物生活史策略演化的认识，而且为水稻品种的多年生化改良及再生稻育种提供了重要的理论依据和基因资源。

正如Science同期刊发的由Science杂志记者Erik Stokstad为该论文撰写的评论所述，“试想一种每年自行生长，无需耕作和重播的谷物。农民将节省劳力，水土流失也会减缓。然而，培育这种让农田更像天然果园的多年生谷物却被证明困难重重。或许从野生稻中‘借用’基因能够加速这一进程。”

中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士和王佳伟研究员为论文的共同通讯作者，在站博士后戴冰馨（已毕业上海科技大学联合培养博士）、高级工程师吕丹凤和已毕业博士生陈二旺为论文的共同第一作者。该研究受到国家自然科学基金、国家农业农村部重点研发项目、中国科学院先导专项、上海市科委和新基石研究员项目的资助。