《科學》封面：水稻“長壽基因”發現，種一次收N年！學界公認難題在上海突破

作爲一年生糧食作物，栽培稻只能種一次收一茬。能否讓栽培水稻也像果樹一樣，一次種下就能連續多年不停地收穫籽實？其實，野生水稻就具有多年生、循環結籽的本領，只是在數千年馴化過程中丟失了。上海科學家經過8年努力，從野生稻中找回了這一“長壽基因”，並將其成功送回栽培稻體內。

3月20日凌晨，這一展露出未來農業前景的突破，登上了國際頂尖學術期刊《科學》雜誌的封面。

《科學》雜誌在其報道中稱：“試想一種每年自行生長，無需頻繁耕地、重新播種的穀物，不僅可使農民節省勞力，還能減緩水土流失。”這個被學界公認爲“困難重重”的課題，在上海得到了關鍵突破。

鎖定水稻“年齡開關”，開啓“逆齡生長”

播種、插秧、施肥、放水、收割……每種一季水稻都要花費大量勞力，這是因爲水稻結籽後就會死亡，無法像果樹那樣，讓一部分“身體”再次回到營養生長階段的“幼態”，爲下一次開花結籽做準備。

“其實，野生水稻是多年生的，能像果樹一樣反覆結籽。”中國科學院院士、中國科學院分子植物卓越中心主任韓斌研究水稻多年，深知要讓水稻從“一年生”變成“多年生”，關鍵就在於讓它在抽穗結實後，再次回到營養生長階段。

爲此，韓斌找到了王佳偉研究員。2018年，在他提議下，王佳偉嘗試將他尋找植物壽命“開關”的研究拓展到水稻所在的禾本科。“植物控制壽命的基因開關是高度保守的，經過反覆搜索、確認，我們鎖定了兩個串聯排列的小RNA基因。”通過合作，王佳偉與韓斌一起找到了讓水稻多年生的基因——MIR156B和MIR156C，將它命名爲EBT1基因。

王佳偉解釋，MIR156是很多植物的“年齡開關”，隨着植物年齡增長，它的表達量會越來越少，植物也就從營養生長向生殖生長轉變。不過，野生稻在開花後，這兩個串聯基因又會重新啓動，使得水稻分櫱節的腋芽重新回到營養生長狀態，將生長、開花、結籽的歷程重複一遍。

爲了驗證實驗室裏找到的結果，他們將EBT1與野生稻的匍匐基因聚合——新創制的水稻能像野生稻一樣匍匐生長，而且在海南田間環境中已存活了兩年，不止一次結出籽實。研究人員還將繼續觀察它究竟能有多“長壽”。

種一次收多茬，未來種水稻會更省力

在分子植物卓越中心的人工氣候室裏，記者看到了來自海南的類野生稻——與莖稈直立、穗粒沉甸甸垂下的栽培稻不同，它完全匍匐在地，橫向生長，連稻穗也只是略向上抬起。

“這次，我們帶回來三株，其中一株已經存活了兩年，也就是《科學》封面圖上的那株。”論文的三位第一作者之一、韓斌研究組博士後戴冰馨說，另外兩株只生長了4個月，是“同父異母”的兩個品種，其中一株上已冒出好幾串綠色的稻穗。研究人員正嘗試通過雜交，讓多年生水稻產籽能力不斷提升。

僅生長4個月的多年生水稻，其中一株已經抽穗

韓斌表示，由於分子機制清晰，從野生稻轉入的多年生基因可以穩定遺傳給後代，未來的重頭任務將是提高此類水稻的單產，“即便比不上現在的一年生水稻，但其綜合效益仍十分可觀”。

在我國南方山區，存在大量梯田、坡耕地，種植一年生水稻，不利於水土保持。若能改種多年生水稻，一次播種後，可連續收穫幾茬、甚至幾十茬稻米，不僅可節省下大量勞力，而且隨着水稻的根系深入土壤，還能減少水土流失，將更多碳留在土地裏。

“未來的稻田可能與現在截然不同，會更像果園，待到稻穗成熟，就能直接採摘。”王佳偉設想，將來或許會有與之配套的智能農業機器人出現。

“不卷”研究組何以屢登頂刊

這項研究不可謂不難，過程也不可謂不苦，可戴冰馨卻覺得“一點也不卷”，日常並沒有刻意加班熬夜，只是一步步“慢慢做”。今年2月投稿到《科學》，只過了一個多月就作爲封面論文刊登。

其實，攻克一個被公認爲“困難重重”的課題，8年時間並不算長。在王佳偉看來，這得益於中心近幾年的前沿佈局——他們引入了研究方向不同卻互補的研究團隊，使得創新養分的濃度迅速提高。

王佳偉、韓斌與博士後戴冰馨、高級工程師呂丹鳳（從左到右）一起研討多年生水稻課題。

由於中心有着濃厚的相互信任、開放合作的學術氛圍，使得尋求支持極爲便捷。“我們遇到任何問題，幾乎都能在中心找到人幫忙解決。”王佳偉說，他們需要野生稻匍匐基因的材料，林鴻宣院士隨手就拿了出來；他們要解析分子結構，植物結構生物學專家張餘很快就幫忙解決……

該中心2024年一共發表頂刊論文7篇，2025年更升至13篇，在國際植物學基礎研究領域贏得了“第一”的口碑。韓斌表示，今年中心正在加緊組建知識產權轉移轉化專職部門，以加速前沿成果賦能種業，爲我國糧食安全、農業發展做出貢獻。