问题——稻作生产对季节性重复投入依赖较强 长期以来,栽培稻多为一年生作物,生产上需经历育秧、插秧、田间管理、收割等完整流程,次年再从头投入。随着劳动力结构变化、种植成本上升以及资源环境约束加大,如何稳产前提下降低稻作生产的用工与物化投入、提升稻田生态系统稳定性,成为农业科技攻关的重要方向之一。推动水稻从“一年一作”向“多年再生”转变,被认为可能带来耕作制度和投入结构的系统性调整。 原因——驯化选择提升产量的同时削弱了多年生能力 多年生植物的重要生存策略之一,是地上部季节性衰败后仍能保持地下器官活性,并在条件适宜时重新生长。野生稻中存在匍匐生长、遇土生根等性状,有助于植株扩展与越年存活。科研人员指出,栽培稻在长期驯化过程中,人们更偏向选择株型紧凑、穗大粒多、成熟整齐等性状,以适应规模化栽培与机械化收获需求;多年生与匍匐等特征则在这个过程中逐步弱化甚至丢失,导致现代栽培稻往往完成一次结实后难以持续保持再生能力。 影响——“一次定植、多次收获”或带来节本与减排的双重效应 据介绍,中国科学院分子植物科学卓越创新中心科研团队系统梳理数百份野生稻资源,筛选出仍保留关键遗传片段的材料,并通过杂交、构建染色体替换系等方式开展正向遗传学研究。在精细图位克隆等技术支撑下,研究团队锁定一个与多年生再生密切有关的新基因,并命名为EBT1。机理研究显示,该基因可促使水稻在完成一次开花结实后重新启动营养生长相关的发育程序,表现出叶片与分蘖再生等“返青”特征,使植株进入新一轮生长与结实过程。 在此基础上,团队更将与长寿相关的遗传因素与匍匐生长等性状进行组合,获得在田间可持续存活并实现多次收获的“类野生稻”材料,为多年生水稻育种提供了更明确的遗传抓手。业内认为,若多年生水稻能在不同生态区实现稳定产量与抗逆性,有望减少年际重复的育秧、插秧等环节,降低用种量和农机作业频次,并带动化肥、除草等投入结构优化;秸秆处理方式也可能随之调整,有助于减少不规范处置带来的环境压力,提高稻田系统资源利用效率。 对策——在稳产、适应性与风险可控前提下推进系统验证 多年生水稻从实验材料走向大田应用,还需跨越多重门槛。首先是产量与品质的稳定性。持续再生必须与籽粒产量、整齐度、抗倒伏等生产性状协同提升,避免出现“能活但不高产”“能再生但品质波动”等问题。其次是生态适应性与抗逆性。我国稻区类型多样,低温、干旱、盐碱及病虫害等胁迫差异明显,多年生材料需要通过多点多年试验评估越冬或越旱能力及病虫害发生规律,并形成可复制的栽培管理方案。再次是配套农艺与机械体系。多年生稻田在田块整理、轮作制度、肥水管理、病虫草综合防控等可能不同于一年生模式,需要建立与新品种相匹配的技术规程,确保减投不减产、增效更可持续。 前景——以野生资源为源头,推动稻作育种与绿色生产协同创新 该研究进展表明,野生稻遗传资源在突破作物关键性状上具有重要价值。通过解析控制多年生特性的关键基因并实现定向利用,水稻育种有望从以产量为主的改良,进一步走向“高产、稳产、节本、低碳、生态友好”的综合目标。面向未来,多年生水稻的推广应用仍需以粮食安全为底线、开展:一方面加强基础研究,进一步阐明多年生再生的分子调控网络及其与产量形成的耦合机制;另一方面推进品种选育、区域试验与标准化栽培集成,探索在丘陵山区、劳力不足地区或特定生态区的优先应用场景,为农业生产方式转型提供更多选择。
从野生稻资源中找回在驯化过程中逐渐弱化的多年生能力,说明了现代育种从经验选择走向机理驱动的趋势。下一步,如何在保证产量与品质的前提下,把再生优势转化为可推广、可复制的生产力,将考验科研、育种与农技推广的协同能力。以关键基因为纽带,贯通资源、品种与农艺体系,多年生水稻有望成为我国稻作绿色转型的重要新路径。