水稻“返老还童”的秘密是被上海科学家们“撞破”的——北京时间3月20日凌晨,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)上发表最新成果。研究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。
EBT1,意为“无尽的分枝与分蘖”,由两个串联排列的微小RNA基因——MIR156B和MIR156C组成。你可以把它想象成植物的“年龄开关”。研究团队发现,在多年生野生稻中,这个基因在种子成熟后被“重新激活”,就像按下了一个“返老还童”的按钮——重新长叶、分枝、生根,进入新一轮的生命循环。这种“成花逆转”现象,正是野生稻能够“永葆青春”、实现无性繁殖的关键。而在一年生的栽培稻中,这个基因的表达模式却被“锁死”了。开花结种后,EBT1未被激活,植株走向衰老和死亡。
有意思的是,该基因区域在水稻驯化过程中受到人工选择。用大白话讲,当年我们的祖先在把野生稻驯化成栽培稻时,眼睛盯着的是高产、是籽粒饱满、是株型紧凑。于是,野生稻的多年生能力在无意中被“舍弃”了。巧合的是,这个基因是王佳伟多年前就“瞄上”的；可惜,那会儿并没有意识到它的“本事”。多年后,当“回旋镖”砸中自己,他连呼不可思议。
在把EBT1找到之后,研究团队又为它找了俩“帮手”——已知的两个水稻匍匐基因PROG1和TIG1,成功创制出能够复现野生稻野草表型的“类野生稻”植株。它在海南的田里活了两年,还在长。
这意味着什么?韩斌院士说,未来,或许可以有“种一次、收多年”的水稻,农民不用年年犁地、年年插秧,水土流失少了,劳动力省了,种子成本降了。在那些条件适合的地方,水稻真的可以年年自己长出来,一年还能收割多季。
这项登上《科学》封面的重磅成果的背后故事,也不得不提提——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。
据上观新闻
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