經(jīng)過多年研究,我國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)決定野生稻多年生長的關(guān)鍵基因,并在現(xiàn)有栽培稻的基礎(chǔ)上培育出可以一次播種、多年收獲的“長壽水稻”。這意味著未來可能不需要每年插秧也能收獲水稻。這一成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
傳統(tǒng)水稻在抽穗后葉子會(huì)變黃并枯萎死亡,而“長壽水稻”在抽穗的同時(shí),下面還不斷分蘗出許多新芽,長出新葉,進(jìn)入新的生長周期,這是“長壽水稻”的主要特點(diǎn)之一。
栽培稻是全球最重要的一年生糧食作物之一,但其祖先普通野生稻是一種多年生、匍匐生長的野草狀植物。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的研究團(tuán)隊(duì)通過對446份野生稻資源進(jìn)行系統(tǒng)表型考查,以多年生東鄉(xiāng)野生稻與一年生栽培稻秈稻雜交,通過一系列生物育種技術(shù),最終定位并克隆到?jīng)Q定野生稻多年生的關(guān)鍵基因。這一發(fā)現(xiàn)將加速未來多年生水稻的創(chuàng)制進(jìn)程。
有趣的是,該基因在野生稻中可以重新被激活,使水稻的生理學(xué)年齡逆轉(zhuǎn),從老恢復(fù)到幼年?duì)顟B(tài),相當(dāng)于返老還童。研究團(tuán)隊(duì)通過將“長壽基因”與已知的兩個(gè)水稻匍匐基因聚合,成功創(chuàng)制出看起來像野生稻的新植株,具有強(qiáng)大的無性繁殖能力。在溫暖地區(qū)如海南,這種水稻可以實(shí)現(xiàn)一年內(nèi)多次開花和收獲,甚至跨兩三年時(shí)間保持穩(wěn)定生長。接下來的目標(biāo)是進(jìn)一步提升產(chǎn)量。
野生稻的稻谷瘦長且干癟,呈黑色;而栽培稻則更加飽滿。在水稻上萬年的馴化過程中,雖然變得更加飽滿且具備優(yōu)良性狀,但也丟失了一些特性,如避免鳥類啄食的保護(hù)色和多年生長的能力。研究的初衷是希望將栽培稻也培育成多年生作物,且能夠不斷收割新種子,無需每年播種。
我國大量耕地分布在西南、東北和西北地區(qū)的丘陵山區(qū),多年生作物非常適合這些低產(chǎn)田場景,將為拓寬我國耕地面積、保障糧食安全提供重要技術(shù)儲(chǔ)備。目前該品種存在營養(yǎng)生長過旺、生殖生長偏弱的問題,表現(xiàn)為葉片多但稻穗少。通過傳統(tǒng)育種手段,預(yù)計(jì)4至5年內(nèi)可培育出性狀優(yōu)良的再生栽培稻。這樣,水稻根系深扎地下,既能防止水土流失,又能像果園一樣每年采摘,適當(dāng)打理即可。
栽培稻是全球最重要的一年生糧食作物之一。然而,其祖先普通野生稻卻是一種多年生、匍匐生長的野草狀植物。在水稻馴化過程中,野生稻是如何逐漸演化為一年生的栽培稻一直是一個(gè)未解之謎。
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