栽培稻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却是一种多年生、匍匐生长的野草状植物。水稻驯化过程中“多年生”性状的丢失一直是未解之谜，更多人期待着能够重新培育“多年生水稻”，实现一次种植、多次收获。北京时间3月20日，一项中国科学家最新研究以封面形式在国际权威学术期刊《科学》发表，找到了水稻丢失的“长寿基因”，也让创制“多年生水稻”成为可能。 这项研究来自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。  中国科学家发现野生稻多年生生活习性关键基因，成果登上《科学》封面。本文图片均为中国科学院分子植物科学卓越创新中心供图
关键基因逆转水稻生命周期 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。  MIR156BC的重置介导了水稻从一年生向营养生长型多年生的转变。
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。 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。 培育“多年生水稻”，让稻田变“果园” 水稻从“一年生”到“多年生”，描绘的是一种“稻田变果园”的未来愿景。水稻不再需要每年重新耕地播种，而是可以收获之后自行生长。生长周期大概在3-4个月，实现一次种植、多次收获。 韩斌表示，这将在极大程度上节省农民劳力，节约种子资源，同时有利于土壤耕作层的修复和保护，提高水肥利用率。从粮食供应角度，多年生作物的培育将为拓宽我国耕地面积、保障粮食安全提供技术储备。多年生作物适合坡耕地和丘陵山区等低产田场景，是常规一年生作物的有效补充。 在基础研究的基础之上，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。目前，在研究团队进行试验的海南田间环境中，这一新植株已经存活至少两年。 当然，对“多年生水稻”创制的研究在我国也并非首例。此前，云南大学胡凤益团队开发的多年生水稻品种PR23就入选了《科学》杂志评选的2022年度十大科学突破榜单。同为多年生水稻，有何区别呢？ 韩斌对此解释指出，PR23是由多年生非洲长雄野生稻与一年生亚洲栽培稻远缘杂交而来，关键是利用了长雄野生稻所具备的地下茎，这是普通野生稻没有的。此外，两者的遗传机制也不同，且PR23经历了二十余年漫长的传统育种。此次发表的成果则找到了确切的“长寿基因”，并通过近缘杂交明显降低了技术难度，将大幅加速“多年生水稻”的培育进程。王佳伟进一步表示，从研究成果来看，EBT1基因并非水稻独有，因此这种“多年生”的改造理论上至少可以向其他禾本科植物拓展。 谈及“多年生水稻”的口感和产量，研究团队表示培育并未影响种子发育之外的基因，对口感不会有太大影响。虽然单次收获的产量目前无法完全达到栽培稻的水平，但不需反复播种所带来的劳动力减少等其他效益改变，或许能实现更好的平衡。下一步，研究团队也会考虑和育种企业合作，利用最新研究成果筛选出“多年生水稻”品种，在特定区域开展规模化种植，这一过程或将在四到五年内完成。 强强联合的科研合作标杆 早在2018年，研究团队就定位到了EBT1基因，而后近8年时间攻关，让“多年生水稻”的一种全新创制方式成为可能。而对于王佳伟来说，针对miR156基因的研究更是已有20年之久，却没想到在这次科研合作中发现其竟是水稻的“长寿密码”。 “巧合得不敢相信。”王佳伟说，“当时就想拍大腿，看到这个结果的时候你会发现，一切都完美而合理，这就是科学的神奇和美感。” 八年时间里，这项研究完成了多种遗传方法的应用，包括打样、基因编辑、转基因等，多种不同手段试验操作不易，工程量极大。研究方法之外，研究材料的选取也成为该项研究最突出的创新点。学术界对于植物长寿基因的研究由来已久也不乏成果，但在禾本科植物中完成对长寿基因的研究，这还是头一次。  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。
这项科研工作的合作之中，韩斌院士团队长期深耕于水稻遗传学与基因组学研究，拥有丰富的野生稻资源和强大的正向遗传学研究平台；王佳伟团队则在植物发育生物学，特别是植物年龄、再生和多年生领域具有深厚的积累。 两个团队打破学科壁垒，优势互补、共享资源、互通思路，从现象发现到基因克隆，再到机制解析，最终完成了从“定位基因”到“读懂机制”的完整科学故事，充分体现了研究所内部交叉融合、协同创新的科研生态“软实力”，也是跨团队、跨学科合作攻关重大科学问题的标杆案例。 回顾合作科研的进程，韩斌院士形容双方的合作“勤奋而不卷”，并未刻意追求文章发表级别，而是关注研究本身的意义和故事性。他笑着提到两句话——“道可致而不可求”“莫之求而自至”。 （原标题：未来收水稻会像采果子？中国科学家破解水稻“多年生”关键） 特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。" alt="我国科学家破解野生水稻“多年生”关键基因—新闻—科学网">时尚26-0666822次阅读 与方新梅(右)正在店内忙碌。中新社记者 刘大炜 摄<p> “以前店里真有一根杠子，一人多长，一头固定在墙里，人坐在另一头压。后来不用了，机器能代劳就代劳。”吉廷武说。</p><p> 在山东方言里，“杠子头”既指这种硬面火烧，也形容人性格倔强、认死理。这两样儿特点，吉廷武似乎都占了。当记者提到老家也是潍坊后，他才慢慢打开话匣子。</p><p> 吉廷武是老兵二代，自己也当过兵。其父当年从山东昌邑来台，为维持生计开始做“杠子头”。20世纪90年代，吉廷武退伍后接下了父亲的手艺，“父亲那辈人把这门手艺从山东带到台湾，我们就接着做”。</p>3月16日，位于台北南昌路二段的吉家火烧店，今年63岁的吉廷武将面团分成大小一致的剂子。中新社记者 刘大炜 摄<p> 与寡言少语的丈夫不同，方新梅要热络些。这位1996年嫁来台湾的湖北女子，乡音早已淡去。“刚嫁过来时，我看这个东西硬得像石头，怎么吃嘛。”方新梅说，从老一辈手中接下手艺后，在日复一日的制作中，她逐渐爱上了“杠子头”的坚硬和麦香。</p><p> 方新梅介绍，店内被磨得光滑的案板和墙角的烤炉都是吉廷武父亲传下来的。烤炉是早年用汽油桶改装的，桶身开门，内壁糊耐火泥，一用就是半个多世纪。</p><p> 如今，和面揉面归丈夫，做火烧、砍花纹、烤制全由方新梅操持。夫妻俩配合默契，经营得有声有色。</p><p> 方新梅说，制作火烧的面要用老面发酵，每个面剂子都要上秤，重量约3.8两。“除了成本考量，主要是火候。”方新梅解释，“面团太大烤不透，太小容易焦”。</p><p> 剂子成型后需用刀压平，再砍出均匀斜纹。在潍坊一带，这叫“砍火烧”。“砍花纹不只为好看，还能让面团透气，烤的时候更容易‘外酥里嫩’。”方新梅说，火烧要先在炉子上烙，让外皮定型、上色，再放进炉内烤，逼出面团里的水分。烙一遍烤一遍，每遍都要40多分钟。“不能急，嘴刁的老主顾吃得出差别”，方新梅说。</p>3月16日，位于台北南昌路二段的吉家火烧店内，今年58岁的方新梅正在烙“杠子头”火烧。中新社记者 刘大炜 摄<p> “老板，帮我包40个。”记者采访期间，一位专程从高雄前来买火烧的陈姓主顾告诉记者，他此买“杠子头”已经5年了，主要是看中它的老面对身体好。“它耐放，我们老两口吃得慢也不怕坏。现在这种味道几乎找不到了。”</p><p> 方新梅说，不光台湾本地，很多海外客人也特地来打听。早期台湾有很多山东老兵开的面食店，卖馒头、火烧，随着老兵逐渐凋零，这些店也越来越少。被问及有没有想把手艺传给下一代，方新梅说：“儿子在念研究生，功课忙，很少来店里。而且儿子有自己的规划，对这门手艺还没表现出兴趣。”</p><p> “想过退休吗？”记者问。方新梅说：“做到做不动为止吧。”过了半晌，吉廷武补了句：“总不能让家乡的味道消失吧。”</p><p> 临走时，老两口送给记者一个刚出炉的“杠子头”。掰开放入口中慢慢咀嚼，除了外皮的酥脆、面团的紧实，还有股麦子的香甜，坚韧的口感中带着绵长的滋味。(完)</p><tt lang=) " alt="台湾写真：台北寻“杠子头”，咬一口“硬邦邦”的乡愁"> 26-065次阅读 | 
