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“鬼稻”出没,会让米饭变难吃

2017-06-02 09:31  来源:浙江在线 通讯员 周炜 记者 章咪佳 龚子皓

  浙江在线杭州6月2日讯(浙江在线通讯员 周炜 记者 章咪佳 龚子皓)一碗白米饭,再简单不过,其实他们来之不易,且岌岌可危。

  近年来,全世界的水稻田中陆续出现“鬼稻”,它们的外形和生长特点,完全“高仿”栽培水稻。“鬼稻”直接导致稻田减产,品质下降。但目前,人类还没有想出特别有效的应对策略。

  在科学界,“鬼稻”叫杂草稻,被定性为田间的恶性杂草。

  浙江大学农业与生物技术学院作物科学研究所教授樊龙江的团队,联合中国水稻研究所科研人员,通过基因组重测序及其群体遗传学分析,揭示了其中最基本的问题:“鬼稻”从何而来,“鬼”在何处?

  相关论文《杂草稻通过基因组变异去驯化并适应环境》,2017年5月24日在线发表于《自然通讯》上,第一作者为樊龙江团队的邱杰博士,通讯作者为樊龙江教授和中国水稻所陆永良研究员。

  隐藏很深还会反侦探

  已成全球稻田疾患

  在田间,杂草稻是一位余则成级别的“潜伏者”,“鬼”得防不胜防。

  首先,它会“隐藏”。

  从苗期开始,杂草稻就与栽培水稻一同拔节长叶,外形上极难区分。直到结穗之后,拨开稍有色素沉着的稻壳,露出棕褐色的米粒,才能判断出这是杂草稻。但这时,为时已晚。

  其次,它具有强大的反侦探能力。

  樊龙江描述了这种神奇的休眠机制:栽培水稻长,它也长;栽培水稻不长,它也不长;如果一块地改种玉米,杂草稻的种子就在土壤中休眠;隔两年后灌水种水稻,杂草稻又“复活”了。

  杂草稻的种子可以休眠10年。它们,完全就是冲着栽培稻来的。

  而且,它还会落粒,方便传宗接代。

  常规的栽培稻为了便于人类收割,稻谷成熟后仍然挂在枝头,不会落入土中。而杂草稻成熟后很快就落粒,“潜”入土中,隐蔽得很好,第二年再生长。

  如此“聪明”的捣乱分子出现在田间,与正常的栽培水稻争阳光、争水、争养分,严重影响水稻产量与品质。它们口感坚硬粗糙,如果收割时混入这样的“假”米,就卖不出好价钱。

  目前,杂草稻已成为全球稻田的疾患,在东南亚、南美洲等稻区大面积分布,我国江苏、广东、辽宁和宁夏等地已经大面积发生“污染”,成为我国稻田杂草中除稗草外最严重的杂草之一。在江苏省,它们的比例已经占到了10~20%。灾害严重的稻田甚至大面积绝收,农民弃田而去;有的农民则怪罪种子公司卖了“假”的种子。

  洞悉“鬼”迹:

  不同水稻“串粉”而成

  科学家再不出手,或许将来都吃不上糯香的白米饭了。

  那么,杂草稻是怎么来的?众说纷纭。有人说,是从野生水稻进化而来;也有人认为,杂草稻与目前的栽培水稻存在遗传关系。

  关于杂草稻遗传及环境适应机制的研究,是一个基本的科学问题,也事关人类如何防控“鬼稻”的肆虐,维护餐桌的品质。

  樊龙江课题组联合陆永良研究员课题组,从我国江苏、广东、辽宁和宁夏四地,收集了155份杂草稻材料和76份当地历年栽培稻品种,进行全基因组重测序和群体分析后,得出一项重要结论:我国杂草稻均起源于栽培稻。其中江苏、广州杂草稻起源于籼稻,而辽宁、宁夏杂草稻起源于粳稻。

  也就是说,杂草稻的“祖先”正是经过人类长期驯化的栽培稻。

  樊龙江说,它们有可能是不同种类的水稻品种串粉后形成的“去驯化”品种。

  事实上,去驯化的现象在很多动植物中都有发生,比如,家鸡变得会飞,就是“去驯化”以更适应环境机制。

  “杂草稻去驯化过程并非是简单的将栽培型恢复为野生型,而是利用新的变异和分子机制适应环境。”樊龙江说,这个过程中,杂草稻通过平衡选择进化机制,适应复杂的自然稻田环境。

  课题组还发现了一些重要的基因组区域,直接与杂草稻的果皮颜色和休眠有关。

  这项研究,加深了人类对作物驯化和去驯化进化的遗传机制认识,对理解杂草稻环境适应机制及其防控、并制定合理水稻栽培措施,具有重要理论指导意义。

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编辑:王铮铮

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