中国科学家找到水稻“返老还童”的关键开关

中国科学院分子植物卓越中心韩斌院士与王佳伟团队在《Science》发表封面论文,回答了一个很基础、也很有产业想象力的问题:水稻为什么会从多年生走向一年生,又有没有机会把这种能力部分找回来。
答案落在一个关键位点 EBT1 上。研究团队发现,这个位点本质上由一对串联的微型 RNA 基因 MIR156BC 组成,它决定了水稻在结籽开花之后,是否还能重新拉回到营养生长状态。

在现代栽培稻里,完成结实后,植株通常会顺着衰老路径走下去,生命周期结束也就结束了。但在多年生野生稻中,分蘖芽里与 MIR156BC 相关的表达可以在花后被重新激活,植株因此出现花器官逆转、持续分蘖和营养生长恢复,等于在生理层面重新回到“年轻”状态。
论文给出的机制也比较清楚:野生稻这一位点附近具有更高的染色质开放性,同时抑制性组蛋白修饰 H3K27me3 水平更低,因此 MIR156BC 能在花后被“重置”并再次启动。换句话说,决定这株水稻是不是一年生,并不只是有没有这个基因,还取决于它能不能在合适的时间重新打开。
更有意思的是,团队没有停留在机理解释,而是进一步把 EBT1 与调控匍匐生长的 PROG1、TIG1 组合导入栽培稻,做出了具有明显多年生营养生长习性的重组材料。按公开报道,这类“类野生稻”在田间至少存活了两年,已经不再是单纯论文图里的表型展示。
这项工作的真正价值,不止于“水稻寿命变长”。对农业来说,多年生粮食作物的意义在于减少反复翻地、育秧、播种和移栽的投入,也可能降低土壤扰动、肥水消耗与碳排压力。过去多年生水稻更像一种育种方向和试验田概念,现在这篇论文把关键基因位点和表观遗传机制讲得更扎实了一层。
当然,这也不意味着明天就会出现可以大规模替代现有水稻体系的多年生主粮。论文本身也提示,距离完全稳定、兼顾连续生长与产量表现的多年生栽培稻,仍然需要更多位点与育种工作补齐。但从“为什么会丢失”到“怎样把它部分找回来”,这一步已经很关键。
对作物育种来说,这更像是把一个被驯化过程压掉的生命策略重新打开:原来水稻并非天生只能活一季,只是现代栽培体系把它固定成了一年生作物。现在,科学家找到了重新改写这条路径的分子按钮。
来源:央视新闻;Science 论文《Resetting of a tandem microRNA156 enables vegetative perennial growth in rice》