中國報告大廳網訊,隨著全球氣候變化的加劇,水稻種植面臨著前所未有的挑戰。時熱時冷、時干時澇的氣候條件,使得水稻的生長環境變得愈發不穩定,病蟲害的侵襲也更加頻繁。為了應對這些挑戰,科學家們將目光投向了野生稻,試圖從其歷經萬年錘鍊的「生存智慧」中尋找解決方案。近期,一項關於水稻基因組的研究取得了重大突破,為培育更具環境適應韌性的水稻品種提供了新的科學依據。
中國報告大廳發布的《2025-2030年中國水稻行業發展趨勢分析與未來投資研究報告》指出,亞洲栽培稻作為全球數十億人的主糧,其馴化歷史可追溯至一萬年前的普通野生稻。然而,傳統依賴單一參考基因組的研究模式,僅能捕捉水稻遺傳多樣性的冰山一角。為了全面解析亞洲栽培稻各類群的進化及馴化路線,科學家們整合了129份普通野生稻和16份亞洲栽培稻資源,構建了一個可以覆蓋野生稻和栽培稻全面遺傳景觀的泛基因組圖譜。這一圖譜達到了參考基因組級別,為原有公認的單個參考基因組新增了38.7億個鹼基對,包含逾6.95萬個基因,其中近20%為野生稻特有。
研究發現,野生稻中的抗病基因豐度和多樣性均明顯高於栽培稻。科學家們已精準定位到1184個野生稻中拷貝數高於栽培稻的抗病基因位點,其中包含2個已驗證的抗稻瘟病基因。這些發現進一步證實了野生稻堪稱作物改良的「戰略資源庫」,可以為培育抗病耐逆的水稻品種提供直接的基因來源。野生稻中的這些抗病基因,不僅能夠幫助水稻抵禦病蟲害的侵襲,還能提高其在惡劣環境下的生存能力。
研究還發現,所有亞洲栽培稻的馴化位點均來源於粳稻祖先OrⅢa,進一步證實了亞洲栽培稻單起源假說。此外,科學家們還發現南亞各栽培稻類群之間存在廣泛的基因交流,並由此定義了一個新的栽培稻亞群introindica。這些發現為持續數十年的學術爭議提供了關鍵證據,並成功繪製了一副全面的水稻進化和馴化路線圖。這一路線圖不僅揭示了水稻的進化歷程,還為未來的水稻育種提供了重要的參考依據。
這項研究在未來保障糧食安全方面意義重大。在糧食安全日益嚴峻的當下,這項研究為實現水稻快速從頭馴化、精準培育抗逆性強、資源利用率高、產量突破的新品種提供了關鍵的基因資源。由於馴化瓶頸的存在,野生稻品種中存在的遺傳變異只有一部分轉移到了栽培稻品種中。因此,野生稻是進一步改良栽培稻的重要遺傳變異資源庫。一位審稿人評論該論文「所呈現的前所未有的野生稻基因組組裝,將成為學術界鑑定有益遺傳變異的寶貴資源。」並認為該論文標誌著作物基因組學的一個顯著里程碑。
總結
這項關於水稻基因組的研究,不僅構建了高精度的泛基因組圖譜,還揭示了野生稻的抗病基因寶庫和亞洲栽培稻的進化路線。這些發現為培育更具環境適應韌性的水稻品種提供了新的科學依據,標誌著作物基因組學的一個顯著里程碑。未來,隨著這些研究成果的進一步應用,我們有望培育出更多抗病耐逆、適應氣候變化的水稻品種,為全球糧食安全提供有力保障。