我国科研团队破解水稻驯化之谜 克隆多年生关键基因

我国科研团队在水稻驯化研究领域取得重大突破，成功克隆决定野生稻多年生生活习性的关键基因EBT1，首次阐明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核心原因。这项具有里程碑意义的研究成果，于3月20日以封面文章形式在国际权威学术期刊《科学》上发表，彰显了我国在水稻遗传育种与分子生物学研究领域的领先实力。

作为全球最重要的一年生粮食作物之一，栽培稻养育着世界上众多人口，而其祖先普通野生稻却呈现出多年生、匍匐生长的野草状形态。长期以来，野生稻如何在驯化过程中逐渐演化为一年生栽培稻，始终是困扰全球农业科研领域的未解之谜，这一谜题的破解，对理解植物演化规律、推动水稻育种创新具有重要意义。

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和植物高效碳汇重点实验室（中国科学院）的科研团队，展开了系统性研究。团队首先对446份野生稻资源进行全面系统的表型考查，发现部分野生稻材料与一年生栽培稻存在显著差异：这些野生稻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，侧枝不断延伸生长，落地后可生根发育为新植株，呈现出典型的野草状表型。这种特性源于其开花后出现的发育程序逆转，即“成花逆转”现象，使其能够重新返回营养生长期，形成无性繁殖的多年生生活习性。

为锁定决定这一多年生表型的关键基因，科研团队采用正向遗传学研究方法，以多年生东乡野生稻W1943与一年生栽培稻籼稻广陆矮四号进行杂交，构建染色体替换系，借助精细的图位克隆技术，最终定位并克隆到该关键基因，将其命名为EBT1，寓意“无尽的分枝与分蘖”。研究证实，EBT1基因座位由两个串联排列的微小RNA基因——MIR156B和MIR156C共同组成，二者的协同作用决定了野生稻的多年生特性。

miR156被称为植物的“年龄开关”，其表达模式直接调控植物的发育进程。按照经典理论，miR156在植物幼苗期高表达，随着植株生长年龄增长，表达量逐渐降低，从而推动植物从营养生长向生殖生长转变。科研团队的研究取得了意外发现：野生稻的MIR156B和MIR156C虽然也遵循“随年龄递减”的表达规律，但在开花后，它们会在分蘖节的腋芽中重新被激活。这种表达状态的重启与重置，使得腋芽能够实现发育程序逆转，恢复营养生长能力，不断产生新的分蘖，进而形成无性繁殖的多年生发育模式。深入分析表明，这一独特的表达重启现象，与野生稻EBT1基因座位的表观修饰状态密切相关。

科研团队对该基因位点的野生稻和栽培稻群体基因组遗传变异进行分析后发现，EBT1基因区域在水稻驯化过程中受到了人工选择。这一发现意味着，人类在驯化水稻的过程中，为追求更高的产量和更紧凑的株型，在培育栽培稻时无意中“丢弃”了野生稻的多年生基因，使得栽培稻逐渐演变为一年生作物。在此基础上，科研团队通过将EBT1基因与已知的PROG1、TIG1两个水稻匍匐基因进行聚合，成功创制出能够复现野生稻野草表型的“类野生稻”植株，该聚合材料具备强大的无性繁殖能力，在海南田间环境中可存活至少两年。

这项研究不仅深刻深化了人类对植物生活史策略演化的认知，填补了水稻驯化研究中多年生向一年生转变机制的空白，更为水稻品种的多年生化改良及再生稻育种提供了重要的理论依据和宝贵的基因资源。通过对EBT1基因的深入研究和应用，有望推动水稻育种技术的创新突破，培育出更具抗逆性、可持续性的水稻新品种，为保障粮食安全、推动农业绿色高质量发展提供有力支撑，让科研创新成果更好地赋能农业生产实践。