當我們在餐桌前享用著噴香的米飯，恐怕很難體會農(nóng)民對于稻田的焦慮。近年來，全世界的水稻田中陸續(xù)出現(xiàn)了“山寨版”水稻，它們直接導致稻田減產(chǎn)，品質(zhì)下降，人稱“鬼稻”。如果任由它們“囂張”，我們今后很可能就難以吃到好吃的白米飯了。但直至目前，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，并被定性為田間的惡性雜草。浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術學院作物科學研究所樊龍江教授團隊聯(lián)合中國水稻研究所陸永良研究員等科研人員，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，“鬼”在何處？他們的研究成果——“雜草稻通過基因組變異去馴化并適應環(huán)境”，日前也以論文的形式在線發(fā)表在了《自然·通訊》上。
“擬態(tài)”潛伏田間，與水稻爭陽光、爭水、爭養(yǎng)分
在田間，雜草稻是一枚可以“打滿分”的“潛伏者”。鬼稻之“鬼”，防不勝防。
首先，它會“擬態(tài)”。從苗期開始，雜草稻就與栽培水稻一同拔節(jié)長葉，外形上極難區(qū)分。直到結穗之后，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。樊龍江描述了這種神奇的休眠機制：水稻長，它也長；水稻不長，它也不長；如果一塊地改種玉米，種子就在土壤中休眠；隔兩年后灌水種了水稻，雜草稻又會“復活”。據(jù)介紹，雜草稻的種子可以休眠10年。可以說，它們完全是沖著栽培稻來的。
再次，它會落粒。常規(guī)的栽培稻為了便于人類收割，稻谷成熟后仍然掛在枝頭，不會落入土中。而雜草稻不這么干，它成熟后很快就落粒，“潛”入土中，隱蔽得很好。
如此“聰明”的搗亂分子出現(xiàn)在田間，與正常的栽培水稻爭陽光、爭水、爭養(yǎng)分，嚴重影響著水稻產(chǎn)量與品質(zhì)。而且，它們的米?？诟袌杂泊植?，如果收割時混入了這樣的“假”米，農(nóng)民就賣不出好價錢。
關于“鬼稻”論文的第一作者、浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術學院作物科學研究所邱杰博士介紹，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(qū)大面積分布，我國江蘇、廣東、遼寧和寧夏等地已經(jīng)大面積發(fā)生“污染”，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，它們的比例占到10%—20%。災害嚴重的稻田甚至大面積絕收，“這時候科學家必須得出手了。”
并非野蠻生長，起源于經(jīng)過人類長期馴化的栽培稻
雜草稻是怎么來的呢？眾說紛紜。有人說，它們從來都是野蠻生長，是從野生水稻進化而來；也有人認為，雜草稻與目前的栽培水稻存在著遺傳關系。關于雜草稻遺傳及環(huán)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(zhì)。
科研人員從我國江蘇、廣東、遼寧和寧夏四地收集了155份雜草稻材料和76份當?shù)貧v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后，得出一項重要結論：我國雜草稻均起源于栽培稻，其中江蘇、廣州雜草稻起源于秈稻，而遼寧、寧夏雜草稻起源于粳稻，且4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(jīng)過人類長期馴化的栽培稻。樊龍江說，“鬼稻”也即雜草稻，有可能是不同種類的水稻品種串粉后形成的“去馴化”品種。事實上，去馴化的現(xiàn)象在很多動植物種都有發(fā)生，比如，家雞變得會飛，就是家雞“去馴化”以更加適應環(huán)境機制。
“雜草稻去馴化過程并非是簡單的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(huán)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復雜的自然稻田環(huán)境。課題組的科研人員還發(fā)現(xiàn)了一些重要的受到平衡選擇的基因組區(qū)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。
尚無有效對策，全球科學家已聯(lián)手研究對抗
“鬼稻之‘鬼’，名副其實。”樊龍江說，目前，人們只能用一些基于經(jīng)驗的辦法阻止雜草稻的肆虐，比如收割時注意盡量減少稻谷落粒；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。但這些辦法并非一勞永逸，甚至收效甚微。
針對這一情況，全世界的科學家正在聯(lián)合起來，組成雜草基因組國際協(xié)會組，向影響餐桌品質(zhì)的雜草宣戰(zhàn)。
樊龍江是亞太地區(qū)科學家的召集人。今年，他在英國參加雜草基因組國際協(xié)會組會議期間，聽一位巴西同行講述了曾有過的一次短暫勝利：科學家通過轉(zhuǎn)耐除草劑基因，培育出一種能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于苗期的雜草稻，而對水稻品種沒有任何影響。但沒過多久，雜草稻也進化出了除草劑耐藥性，這一辦法宣告無效。
樊龍江說，目前美國國家自然基金正資助華盛頓大學的科學家，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(nóng)除去這一可怕雜草。中國的科學家也將和這個課題組共同研究雜草稻進化之謎。
