3月20日,来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心和植物高效碳汇重点实验室的两个团队,把研究成果发表在了《科学》这本顶级期刊上,还给研究配上了封面。文章讲了一件挺神奇的事儿:他们找到了水稻长生不老的秘诀。韩斌院士团队和王佳伟研究员团队联合发现,野生稻那种种完还能自己活很多年的本事,其实是由一个叫EBT1的基因决定的。这个基因特别的地方在于,它是由两个紧紧挨在一起的RNA小片段——MIR156B和MIR156C拼成的。这俩小东西在植物界被叫做“年龄开关”,专门负责调控生长发育。 研究人员还发现,跟我们平常吃的栽培稻不一样,野生稻的MIR156B和MIR156C这对小RNA在开花以后还会重新变得活跃起来。这种活性的变化是因为基因上面的修饰发生了改变,这也是水稻能从一年生变成多年生的关键所在。为了找到这个关键基因,团队仔细检查了446份野生稻资源,发现有些品种结完种子后并不死掉,节间的腋芽会一直冒出新侧枝,落地生根变成新植株。这种现象让水稻能从开花生殖状态重新回到长枝的营养生长状态,实现了无性繁殖的多年生习性。 科学家们把东乡的一种多年生野生稻W1943和一种叫广陆矮四号的一年生栽培稻进行杂交,构建出了染色体替换系。通过精细定位技术,他们终于把EBT1给克隆出来了。其实在几千年前的水稻驯化过程中,人类就已经把多年生的野生稻变成了现在的一年生品种。这么做虽然提高了单季产量,但也让农民需要每年重新耕种播种,成本变高了。要是能让现在的水稻也具备这种多年生的能力,在合适的地方就能种一次收多年,既节省人力又能减少水土流失。 为了验证这个想法,研究人员还把EBT1和另外两个跟水稻匍匐生长有关的基因PROG1、TIG1聚合在一起。结果他们做出了一种长得像野草一样的植株,这就是所谓的“类野生稻”。这种新材料在海南的田地里至少能活两年,拥有很强的无性繁殖能力。这项研究不光解开了植物寿命的秘密,还给未来改良水稻、培育再生稻提供了理论依据和基因资源。 这篇论文背后有两个团队的深度合作。韩斌院士团队在水稻遗传学上功底深厚,手里有很多野生稻资源和正向遗传学的实验平台;王佳伟团队则对植物发育生物学研究得很透彻,特别是年龄、再生这些方面。双方打破了学科界限,优势互补、共享资源、互通想法,才完成了从发现现象到克隆基因再到解析机制的全过程。这充分体现了研究所里跨学科合作的科研生态,也为以后大家一起攻克难题树立了好榜样。