我国科学家发现野生稻“长生不老”基因

中国青年报客户端上海3月20日电（中青报·中青网记者 王烨捷）有没有一种水稻，可以免去农民每年耕地再播种的苦恼？记者今天从中国科学院分子植物科学卓越创新中心获悉，该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）王佳伟研究员团队在世界范围内首次克隆了决定野生稻多年生习性的关键基因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。研究成果的论文以封面形式发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。

文章发表在《Science》上的封面图。

很多人不知道，目前我们常见的水稻其实是一种栽培稻，它是全球最重要的一年生粮食作物之一。它的特点是——一年生、直立生长，具有黄色颖壳、不落粒。除了“一年生”，其他特性几乎都是它的优点。“一年生”意味着这种水稻需要农民每年耕种，收获一茬后，还要重新耕地和播种。

但它的祖先野生稻却是一种“多年生”的植物。它不需要反复多次耕种，收获一茬后还能自己再长一茬，循环往复。不过，野生稻是匍匐杂乱生长，具有黑色颖壳，且容易落粒。

如果能把野生稻中的“多年生”特性“借”给栽培稻，那么农民就不用每年耕种、播种，还能收获到优质的水稻，农田也能得到“休息”减缓水土流失。然而，培育这种能让农田更像长效果园的多年生谷物，困难重重。2018年，曾有中国的研究人员推出这种可以连续收获数年的水稻品种，但该品种的培育采用传统育种手段，花了约20年时间。掌握不了“多年生”基因，改造所需的时间成本几乎不可接受。

韩斌、王佳伟团队决定一试，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（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基因——MIR156B和MIR156C组成。

合作团队在讨论课题进展情况，从左至右依次是：王佳伟、韩斌、戴冰馨、吕丹凤。受访团队供图

研究团队发现，野生稻MIR156B和MIR156C会在开花后分蘖节的腋芽中重新被激活。“就像形容人类返老还童一样，这两个基因就是野生稻返老还童的开关。”韩斌说，这种表达状态的重启或重置，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。

随后，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。他们把这种植株放在位于海南陵水的繁育基地养殖，结果显示，该聚合材料具有强大的无性繁殖能力，目前已在海南田间环境中存活超过两年。

韩斌告诉记者，这种“类野生稻”植株暂时还在实验阶段，后续还要试验不同的生态型和材料，同时匹配其他相关基因，再进行筛选。

王佳伟认为，这种“多年生”的水稻相比长江中下游平原和东北平原，更适合耕种在贵州、云南、福建的丘陵山地，“并不是说有了多年生的作物就不做一年生的了，只是在不同的场景下去使用”。

来源：中国青年报客户端