科学家发现野生稻“长寿基因”。 中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士团队、王佳伟研究员团队合作，首次克隆了决定野生稻多年生习性的关键基因Endless Branches and Tillers 1（EBT1），并阐明了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长寿植物变为一年生短命植物的导火索，深化了人们对植物生活史策略演化的认识，也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基因资源。3月20日，相关研究成果以封面形式发表于《科学》。
文章封面图。中国科学院分子植物科学卓越创新中心供图
栽培稻是全球最重要的一年生粮食作物之一。然而，其祖先普通野生稻却是一种多年生、匍匐生长的野草状植物。在水稻驯化过程中，野生稻如何逐渐演化为一年生栽培稻，一直是一个未解之谜。
miR156是植物的年龄开关，调控了植物的发育进程。经典理论认为，miR156在幼苗期高表达，随着植物年龄的增长，其表达量逐渐降低，从而推动植物由营养生长向生殖生长的转变。
研究团队对446份野生稻资源进行了系统的表型考查，发现部分野生稻材料植株在种子成熟后并未衰老死亡，而是出现发育程序的逆转，重新返回营养生长期，在节间腋芽处持续萌发出新的侧枝。这些分枝会不断延伸、持续生长，落地后会生根并发育成为新的植株，呈现出野草状的表型，表现为一种无性繁殖的多年生生活习性。
进一步地，研究团队将多年生东乡野生稻W1943与一年生栽培稻籼稻广陆矮四号（GLA4）杂交，构建染色体替换系，开展了正向遗传学研究。利用精细的图位克隆技术，研究团队最终定位并克隆得到EBT1。该基因座位由两个串联排列的微小RNA（microRNA）基因MIR156B和MIR156C组成。
野生稻MIR156B和MIR156C遵循类似随年龄递减的表达模式，但它们会在开花后分蘖节的腋芽中重新被激活，使得腋芽能够出现发育程序的逆转，恢复营养生长能力，不断产生新的分蘖，从而呈现出无性繁殖的发育模式。
这一独特的重启现象与野生稻EBT1基因座位的表观修饰状态密切相关。在水稻驯化过程中，该基因区域受到人工选择，即在追求高产和株型紧凑的栽培稻时，人们可能无意中丢弃了野生稻的多年生基因。
进一步地，研究团队通过将EBT1与已知的两个水稻匍匐基因PROG1和TIG1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。该聚合材料具有强大的无性繁殖能力，在海南田间环境中可以存活至少两年。（来源：中国科学报 江庆龄 冯丽妃）
相关论文信息：http://doi.org/10.1126/science.adv2188
作者：韩斌等 来源：《科学》
