鬼稻威脅全球水稻，浙大科學家揭秘鬼稻身世

撰文 《環球科學》特約記者 周煒

當我們在餐桌前享用著噴香的米飯，恐怕很難體會農民對於稻田的焦慮。近年來，全世界的水稻田中陸續出現了「山寨版」水稻，它們直接導致稻田減產，品質下降，人稱「鬼稻」。如果任意它們「囂張」，我們今後很可能就再也吃不上好吃的白米飯了！直至目前，人類還沒有想出特別有效的應對策略。

在科學界，「鬼稻」叫雜草稻，並被定性為田間的惡性雜草。浙江大學農業與生物技術學院作物科學研究所樊龍江教授團隊聯合中國水稻研究所科研人員，通過基因組重測序及其群體遺傳學分析，揭示了其中最基本的問題：鬼稻從何而來，它們「鬼」在何處？

相關論文「Genomic variation associated with local adaptation of weedy rice during de-domestication」（雜草稻通過基因組變異去馴化並適應環境） 2017年5月24日在線發表在Nature Communications上，論文第一作者為樊龍江團隊的邱傑博士，通訊作者為樊龍江教授和中國水稻所陸永良研究員。

鬼稻之「鬼」

紅色箭頭所指為「潛伏」在稻田中的雜草稻

在田間，雜草稻是一枚滿分的「潛伏者」。鬼稻之「鬼」，防不勝防。

首先，它會「擬態」。從苗期開始，雜草稻就與栽培水稻一同拔節長葉，外型上極難區分。直到結穗之後，撥開稍有色素沉著的稻殼，露出棕褐色的米粒，才能判斷這是雜草稻。這時識別，為時已晚。

其次，它會休眠。樊龍江向記者描述了雜草稻神奇的休眠機制：水稻長，它也長；水稻不長，它不長；如果一塊地改種玉米，種子就在土壤中休眠；隔兩年後灌水種了水稻，雜草稻又會「復活」。 據介紹，雜草稻的種子可以休眠10年之久。它們，完全是沖著栽培稻來的。

再次，它會落粒。常規的栽培稻為了便於人類收割，稻穀成熟後仍然掛在枝頭，不會落入土中。而雜草稻不這麼干，它成熟後很快就落粒，「潛」入土中，隱蔽得很好。

如此「聰明」的搗亂分子出現在田間，與正常的栽培水稻爭陽光、爭水、爭養分，嚴重影響著水稻產量與品質。而且，它們的米粒口感堅硬粗糙，如果收割時混入了這樣的「假」米，農民就賣不出好價錢。

目前，雜草稻已成為全球稻田的疾患，在東南亞、南美洲等稻區大面積分布，我國江蘇、廣東、遼寧和寧夏等地已經出現大面積「污染」，雜草稻已成為我國稻田雜草中除稗草外最嚴重的雜草之一。在江蘇省，它們的比例已經佔到了10%~20%。災害嚴重的稻田甚至大面積絕收，農民棄田而去；有的農民則怪罪是種子公司賣了「假」的種子。

科學家再不出手，或許我們將吃不上好吃的白米飯了！

洞悉「鬼」跡

雜草稻是怎麼來的呢？眾說紛紜。有人說，它們從來都是野蠻生長，是從野生水稻演化而來；也有人認為，雜草稻與目前的栽培水稻存在著遺傳關係。關於雜草稻遺傳及環境適應機制的研究，是一個基本的科學問題，也事關人類如何防控「鬼稻」的肆虐，維護餐桌的品質。

樊龍江課題組聯合陸永良研究員課題組從我國江蘇、廣東、遼寧和寧夏四地收集了155份雜草稻材料和76份當地歷年栽培稻品種，對這些材料進行了全基因組重測序和群體分析後，得出一項重要結論：我國雜草稻均起源於栽培稻，其中江蘇、廣州雜草稻起源於秈稻，而遼寧、寧夏雜草稻起源於粳稻，且四個群體的起源方式為獨立去馴化起源。

也就是說，雜草稻的「前輩」正是經過人類長期馴化的栽培稻。樊龍江說，它們有可能是不同種類的水稻品種串粉後形成的「去馴化」品種。事實上，去馴化的現象在很多動植物種都有發生，比如，家雞變得會飛，就是家雞「去馴化」以更加適應環境機制。

「雜草稻去馴化過程並非是簡單地將栽培型恢復為野生型，而是利用新的變異和分子機制適應環境。」樊龍江說，這個過程中，雜草稻通過平衡選擇進化機制適應複雜的自然稻田環境。課題組還發現了一些重要的受到平衡選擇的基因組區域，直接與雜草稻的果皮顏色和休眠有關。

這項研究，加深了人類對作物馴化和去馴化進化的遺傳機制認識，對理解雜草稻環境適應機制及其防控和制定合理的水稻栽培措施具有重要理論指導意義。

短暫的勝利

樊龍江說，目前，人們只能用一些基於經驗的辦法阻止雜草稻的肆虐，比如收割時注意盡量減少稻穀落粒、避免不同水稻品種之間的花粉串粉、加強田間管理減少田間雜草稻種子庫容等。但這些辦法並非一勞永逸，甚至收效甚微。鬼稻之「鬼」，名副其實。

針對這一情況，全世界的科學家正在聯合起來，組成雜草基因組國際協會組，對影響餐桌品質的雜草宣戰。樊教授是亞太地區科學家的召集人。今年，他在英國參加雜草基因組國際協會組會議期間，聽一位巴西的同行講述了人類對付雜草稻曾有過一次短暫的勝利：科學家通過轉耐除草劑基因，培養出一種能對抵抗除草劑的水稻品種，這樣就可以通過噴施除草劑精準地消滅處於苗期的雜草稻，而對水稻品種沒有任何影響，為栽培水稻的茁壯成長剷平道路。但是，沒過多久，科學家發現，雜草稻也進化出了除草劑耐藥性。這一辦法宣告無效。

據介紹，美國國家自然基金（NSF）資助華盛頓大學的Olsen教授112萬美元課題經費，進行一項為期2年的植物基因組比較測序計劃，來研究栽培稻和雜草稻之間的分子差異，希望研究結果能幫助稻農除去這一可怕雜草。

樊龍江課題組也正在與這一課題組共同研究雜草稻進化之謎。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/ncomms15323

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