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            浙大團隊領銜的一項涵蓋全球16個主要水稻生產國稻區的調查顯示——

            栽培水稻“返祖”現象普遍存在

            發布時間:2020-04-21來源:科技金融時報作者:林潔 柯溢能119

                經過三年多的努力,浙江大學農業與生物技術學院教授樊龍江領導的國際研究團隊,對涵蓋各大洲來自16個主要水稻生產國的稻區都進行了抽樣,在對524份雜草稻的研究中發現水稻在世界各稻區均存在去馴化現象。這項調查也對水稻進化、資源利用和雜草稻防控具有重要的意義。相關研究成果近日在線發表在開放獲取期刊《基因組生物學》上。

              “人們對作物回歸野生狀態的認識,對于防控雜草稻有積極的作用。”樊龍江表示,每年收割水稻時都會有種子落粒,田里種子數量越多,進化出雜草稻的概率越大。因此,減少田間種子遺留的庫容,是減少雜草稻的重要手段。

              返祖現象也稱野化或去馴化,是生物界經常發生的一個遺傳現象,指栽培作物和家養牲畜等從人工環境回歸自然環境,恢復野生特征。就栽培水稻而言,去馴化后成為雜草稻。雜草稻呈現出子實變小、紅皮的特征,經過環境適應進化具有落粒特征,種子成熟即散落田間,之后與水稻耕作生長季節與栽培稻伴生。這種“山寨版”的水稻作為稻田惡性雜草,嚴重影響水稻生產,被形象地稱為“鬼稻”。

              “落粒是種子回歸土壤實現繁衍的關鍵一步,是在自然界生存最重要的機制。同時種子變小,也是為了便于傳播生長。”樊龍江解釋。

              為了自身物種的繁衍,趨向于野生特征,是不可抗拒的大趨勢。這也就是為何雜草稻恢復脫落生長的重要原因。

              “去馴化是作物不可避免的進化機制。”樊龍江介紹,這一過程在各地歷史上持續多次發生,甚至有些發生在綠色革命(即矮化育種)之后。

             雜草稻在我國大面積發生,特別在江蘇、廣東、遼寧和寧夏等地,成為我國稻田除稗草外,最嚴重的雜草。

              究其原因是雜草稻隨水稻耕作生長季節與栽培稻伴生。此前的研究已經表明,雜草稻在有限的空間中與栽培稻開展競爭,比如爭水分、爭光照、爭養料。由于其遺傳背景與栽培稻極其相似,除草劑難以根除,給水稻生產帶來極大影響。

              樊龍江認為,水稻通過稻苗移栽能夠很好地防控雜草稻。育秧讓水稻苗長得很大,這樣一來雜草稻不容易趕上新插的秧。“現在水稻種植大多采用直播,省時省力。缺點就在于給了雜草稻與栽培稻一起發芽的機會,兩者有了相同的‘起跑線’,這也就是為什么雜草稻越來越多的原因之一。”

              雜草稻的危害性還來自于休眠特征,也就是說其在一定條件下能夠度過田間冬季的嚴酷環境,直到稻季才發芽。

              這樣年復一年的結果就是雜草稻越來越多,終成大害。“如果一塊地閑置兩年重新種植水稻,雜草稻又會‘復活’。” 樊龍江說。

              不過,科學家們很希望將這種“發芽率高長勢強”的優點應用到水稻育種當中,通過提高自然適應能力,為增產增收開辟新的思路。

              研究發現全球不同地區雜草稻存在一個共同的強烈基因組分化區域,即7號染色體一個0.5Mb區間。該區域包括與種子休眠、抗性相關基因等,對雜草稻環境適應非常重要。此外,休眠性相關基因經歷平行進化,在粳型雜草稻和栽培稻間分化明顯,可能在不同雜草稻群體野化過程中扮演重要作用。眼下,中外科學家仍在對雜草稻的研究中不斷尋覓新的育種方向。

              浙江大學農業與生物技術學院博士邱杰(現任教上海師范大學)、博士生賈磊和吳東亞為該論文共同第一作者,樊龍江和美國華盛頓大學教授Kenneth Olsen為通訊作者。來自中國、美國、巴西、意大利、日本、澳大利亞、馬來西亞、菲律賓等國內外12個研究團隊參與了該研究。


            《科技金融時報》2020年4月21日頭版


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