Science封面！水稻"返祖"：科學家讓栽培稻重獲"長生不老"的能力

2026年3月19日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士團隊與王佳偉研究員團隊聯合攻關的成果，在國際頂尖學術期刊《Science》正式發表，并被選為當期封面論文。

研究團隊首次克隆了決定野生稻多年生生活習性的關鍵基因——EBT1（Endless Branches and Tillers 1），并闡明了該基因座位表達模式的改變，正是水稻在馴化過程中由多年生向一年生轉變的核心機制。

論文標題簡潔而意味深長：Resetting of a tandem microRNA156 enables vegetative perennial growth in rice（串聯miRNA156的重置使水稻獲得營養體多年生生長能力）。

"Resetting"——重置，這個詞道破了天機。野生稻的多年生并非擁有栽培稻所不具備的特殊基因，而是同一個基因位點，在開花后能否"重啟"表達。

野生稻的秘密：會"逆生長"的植物

在稻田的角落，野生稻依然保持著它原始的模樣：匍匐在地，分蘗叢生，開花后不會整株枯死，而是繼續抽出新芽，進入下一輪生命周期。

這種多年生特性，曾讓野生稻在漫長的進化史中占據優勢。但約一萬年前，當人類開始馴化水稻時，情況發生了改變。為了獲得更高的產量和更整齊的收獲期，古人無意中選擇了那些成熟后統一枯死的植株——一年生的特性由此被固定下來。

馴化，是一場關于生存策略的取舍。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士團隊與王佳偉研究員團隊聯合研究發現，野生稻之所以能保持多年生，關鍵在于一種名為miR156的小分子RNA。這種分子就像植物體內的"青春維持因子"，能夠讓開花后的植株"返老還童"，重新啟動營養生長。

關鍵發現：EBT1基因——多年生的"開關"

研究團隊從446份多年生野生稻材料入手，經過長期探索，終于鎖定了一個決定性基因位點，并將其命名為EBT1（Endless Branches and Tillers 1，無盡分枝與分蘗）。

這個基因座由兩個串聯排列的微小RNA基因MIR156B和MIR156C組成。在野生稻中，EBT1在開花后會在分蘗芽中"重新激活"，讓植株繼續保持旺盛的營養生長能力。

問題的關鍵在于表觀遺傳調控。

研究發現，野生稻的EBT1基因區域具有獨特的染色質狀態：染色質更加開放，同時抑制性標記H3K27me3顯著減少。這種表觀遺傳"印記"讓MIR156BC在開花后能夠"重置"表達，而栽培稻則失去了這種能力。

換句話說，水稻從多年生變為一年生，不是因為基因本身的改變，而是因為基因表達調控模式的轉變。

從實驗室到田間：讓栽培稻"活"過兩年

發現原理只是第一步，真正的挑戰在于應用。

研究團隊設計了一個巧妙的實驗：他們將EBT1基因與兩個已知的匍匐生長基因PROG1和TIG1進行聚合，導入現代栽培稻中。

結果令人振奮——改造后的栽培稻在海南田間環境中成功存活了至少兩年，展現出類似野生稻的多年生生長習性：開花后不枯死，持續產生新分蘗，實現多次收獲。

這意味著，理論上我們有望培育出"一次種植、多年收獲"的水稻新品種。

為什么是多年生？農業的未來想象

你可能會問：現代農業已經如此發達，為什么還要追求多年生水稻？

答案藏在可持續農業的愿景中。

首先，減少耕作成本。多年生作物無需每年重新整地、播種，能大幅降低勞動力和機械投入，這對丘陵山區尤為重要。

其次，保護土壤生態。免耕或少耕可以減少水土流失，維持土壤微生物群落，降低農業面源污染。

第三，應對氣候變化。多年生作物根系更發達，碳固存能力更強，有助于農業減排。

全球范圍內，多年生作物的研究已成為熱點。國際水稻研究所（IRRI）早在多年前就啟動了多年生稻項目，但主要依賴非洲長雄野生稻的雜交，進展緩慢。中國團隊此次從亞洲栽培稻的祖先——普通野生稻入手，利用基因編輯和分子設計育種，為多年生水稻研究開辟了全新路徑。

中國智慧：從基因組到育種實踐

這項研究的發表，是中國水稻基礎研究的又一里程碑。

韓斌院士團隊長期致力于水稻基因組學研究，曾主導完成水稻基因組圖譜繪制，建立了全球最大的水稻基因組變異數據庫。王佳偉研究員則在植物發育生物學領域深耕多年，特別關注小分子RNA在植物發育中的調控作用。

兩個團隊的跨界合作，讓這項研究既有深度又有廣度。

從446份材料的群體遺傳學分析，到單基因的功能驗證，再到表觀遺傳機制的解析，最后完成田間回交驗證——這是一個完整的故事鏈條，展現了現代植物科學研究的標準范式。

更難得的是，這項研究完全立足中國本土資源。普通野生稻分布于中國南方至東南亞的沼澤地帶，是中國珍貴的野生種質資源。保護好、研究好、利用好這些資源，是中國科學家的責任，也是機遇。

距離應用還有多遠？

盡管成果令人興奮，但從實驗室到田間大面積應用，仍有漫長的路要走。

產量問題是首要挑戰。野生稻的多年生特性往往伴隨著較低的種子產量，如何在保持多年生的同時維持高產量，需要精細的遺傳調控。

適應性是另一關鍵。海南的熱帶氣候適合多年生生長，但在長江流域或東北地區，冬季低溫如何越冬，需要進一步研究。

此外，多年生作物的病蟲害累積風險、多年收獲后的品質穩定性等問題，都需要在后續研究中逐一解答。

但無論如何，這項研究為我們打開了一扇門。它證明，通過精準的遺傳設計，我們可以重新"編輯"作物的生命周期，讓農業更貼近自然的節律。

一萬年前，人類選擇了水稻，水稻也選擇了人類。在這場漫長的馴化之旅中，我們為了眼前的收獲，暫時放下了"永恒"的可能。

今天，當農業面臨資源緊張、氣候變化的挑戰，重新審視祖先留下的野生種質資源，或許能找到面向未來的答案。

讓水稻"活"得更久一點，讓土地休息得更多一點，讓農民的腰彎得更少一點。

這，就是科學的意義。