久已驯化的水稻也会重新变“野”。去驯化的水稻被称为杂草稻,或者“鬼稻”。这种“山寨版”的水稻作为稻田恶性杂草,严重影响水稻生产。
浙江大学农业与生物技术学院樊龙江教授领导的国际研究团队耗时三年多,对涵盖各大洲来自16个主要水稻生产国的稻区都进行了抽样,在对524份杂草稻的研究中发现,水稻在世界各稻区均存在去驯化现象。这项调查也对水稻进化、资源利用和杂草稻防控具有重要意义。相关研究成果近日在线发表在开放获取期刊《基因组生物学》(Genome Biology)上。
樊龙江说,样本群体遗传学分析显示,全球稻区发生的杂草稻都来自栽培稻,而且这个去驯化过程是一个持续的过程。每年收割水稻时都会有种子落粒,田里种子数量越多,进化出杂草稻的概率越大。
科学家意识到,返祖现象是适者生存的自然选择。人们对水稻高产的不断改良,谷粒变大且不易脱落,这样一来便于收割增产提效。但这一改良满足了人类需求却改变了水稻的生存法则——原有的繁衍生存机制被破坏。
因此,杂草稻需要不断适应新的变化,让自己生存下来。“落粒是种子回归土壤实现繁衍的关键一步,是在自然界生存最重要的机制。同时将种子变小,也是为了便于传播生长。”樊龙江说,为了自身物种的繁衍,趋向于野生特征,是不可抗拒的大趋势。这也是杂草稻恢复脱落生长的重要原因。
杂草稻目前已成为了我国稻田除稗草外最严重的杂草。杂草稻在有限的空间中与栽培稻开展竞争,比如争水分、争光照、争养料。由于其遗传背景与栽培稻极其相似,除草剂难以根除,给水稻生产带来极大影响。
在这次调查中,科研人员发现全球特别是南美稻区存在大量杂交起源的杂草稻。杂交让杂草稻和栽培稻一样同样获得了除草剂的抗性。科研人员建议,要尽可能防止不同水稻品种间的串粉,加强对育种过程的管控来减少杂草稻的出现。
难以除净杂草稻的另一个原因就是从外形上很难区别,在苗期杂草稻就与栽培稻“较劲”,抽穗之后还会率先成熟。“现在水稻种植大多采用直播,省时省力。缺点就在于给了杂草稻与栽培稻一起发芽的机会,相同的‘起跑线’,这也就是为什么杂草稻越来越多的原因之一。”
化危机为转机,中外科学家在对杂草稻的研究中不断寻觅新的育种方向。杂草稻在一定条件下能够度过田间冬季的严酷环境,直到稻季才发芽。这种能力来自于从休眠中“觉醒”的种子及其强劲的发芽势。科学家们很希望将这种“发芽率高长势强”的优点应用到水稻育种当中,通过提高自然适应能力,为增产增收开辟新的思路。
浙江新闻客户端2020年4月17日