为了找到决意该多年(nian)生(sheng)表型的关键基因，研究团队以多年(nian)生(sheng)东乡野生(sheng)稻W1943（Oryza rufipogon，野生(sheng)稻的一种）与一年(nian)生(sheng)栽培稻籼稻广陆矮四号（GLA4）杂交，构建染色体更换系，展开(kai)了正向遗传学研究。利用精细的图(tu)位克隆(long)技术，最终(zhong)定位并克隆(long)到该基因，命名为Endless Branches and Tillers 1（EBT1），意为“无(wu)尽的分枝(zhi)与分蘖”。研究发现，该基因座位由两(liang)个串连排列的巨大RNA（microRNA）基因——MIR156B和MIR156C构成。

MIR156BC的重置介导了水稻从一年(nian)生(sheng)向营(ying)养(yang)发展型多年(nian)生(sheng)的转变。

miR156是(shi)植(zhi)物的“年(nian)龄开(kai)关”，调(diao)控了植(zhi)物的发育进程。经典(dian)实际认(ren)为，miR156在幼苗(miao)期高表达(da)，随着植(zhi)物年(nian)龄的增进，其表达(da)量(liang)逐渐降低(di)，从而推动(dong)植(zhi)物由营(ying)养(yang)发展向生(sheng)殖发展的转变。出人意表的是(shi)，研究团队发现，尽管野生(sheng)稻MIR156B和MIR156C也遵循雷同“随年(nian)龄递加”的表达(da)模式(shi)，但它们会在开(kai)花后分蘖节的腋芽中(zhong)重新被激活。这类表达(da)状况的重启或重置，使得(de)腋芽能够(gou)出现发育步伐的逆(ni)转，规复营(ying)养(yang)发展能力，不断产生(sheng)新的分蘖，从而浮现出“无(wu)性繁殖”的发育模式(shi)。进一步深切分析发现，这一独特的重启现象与野生(sheng)稻EBT1（MIR156B和MIR156C）基因座位的表观修饰状况密切相关。

该位点的野生(sheng)稻和栽培稻群体基因组(zu)遗传变异分析显示，该基因地区在水稻驯化历程中(zhong)遭到人工选择。这意味着，在追求高产和株型紧凑的栽培稻时，人们大概有意中(zhong)“抛弃”了野生(sheng)稻的多年(nian)生(sheng)基因。

培育“多年(nian)生(sheng)水稻”，让稻田(tian)变“果园”

水稻从“一年(nian)生(sheng)”到“多年(nian)生(sheng)”，描(miao)写的是(shi)一种“稻田(tian)变果园”的未来愿景。水稻不再必要每年(nian)重新耕地播种，而是(shi)可以收获之后自行发展。发展周期大概在3-4个月，实现一次(ci)种植(zhi)、屡(lu)次(ci)收获。

韩斌透(tou)露表现，这将在极大程度上节省农民劳力，节省种子资(zi)源，同时有益(yi)于泥土(tu)耕作层的修复和保护，提高水肥利用率。从食粮供应角(jiao)度，多年(nian)生(sheng)作物的培育将为拓宽我国耕空中(zhong)积、保障食粮安全提供技术贮备。多年(nian)生(sheng)作物适合坡(po)耕地和丘陵山(shan)区等低(di)产田(tian)场景，是(shi)常规一年(nian)生(sheng)作物的无(wu)效补充。

在基础研究的基础之上，研究团队通过将EBT1与已知的两(liang)个水稻蒲伏基因PROG1和TIG1聚合，成功创制出能够(gou)复现野生(sheng)稻野草表型的“类野生(sheng)稻”植(zhi)株，该聚合质料具有强大的无(wu)性繁殖能力。目前，在研究团队进行实验的海南(nan)田(tian)间环境(jing)中(zhong)，这一新植(zhi)株已经存活至少两(liang)年(nian)。

当然，对(dui)“多年(nian)生(sheng)水稻”创制的研究在我国也并非首例(li)。此(ci)前，云(yun)南(nan)大学胡凤益(yi)团队开(kai)发的多年(nian)生(sheng)水稻品种PR23就当选了《科学》杂志评比的2022年(nian)度十大科学冲破榜单。同为多年(nian)生(sheng)水稻，有何(he)区别呢？

韩斌对(dui)此(ci)解释指出，PR23是(shi)由多年(nian)生(sheng)非洲长雄野生(sheng)稻与一年(nian)生(sheng)亚洲栽培稻远缘杂交而来，关键是(shi)利用了长雄野生(sheng)稻所具有的地下茎，这是(shi)普通野生(sheng)稻没有的。别的，两(liang)者的遗传机制也分歧，且(qie)PR23经历了二十余年(nian)冗长的传统(tong)育种。此(ci)次(ci)揭橥的结果则(ze)找到了切实的“长寿(shou)基因”，并通过近缘杂交显着降低(di)了技术难度，将大幅加速(su)“多年(nian)生(sheng)水稻”的培育进程。王佳伟(wei)进一步透(tou)露表现，从研究结果来看，EBT1基因并非水稻独占，是(shi)以这类“多年(nian)生(sheng)”的改革实际上至少可以向其他(ta)禾本科植(zhi)物拓展。

谈(tan)及“多年(nian)生(sheng)水稻”的口感和产量(liang)，研究团队透(tou)露表现培育并未影响种子发育以外的基因，对(dui)口感不会有太(tai)大影响。固然单次(ci)收获的产量(liang)目前无(wu)法完整(zheng)达(da)到栽培稻的水平，但不需反复播种所带(dai)来的休息力淘汰等其他(ta)效益(yi)改变，大概能实现更好的平衡。下一步，研究团队也会考虑和育种企业合作，利用最新研究结果筛(shai)选出“多年(nian)生(sheng)水稻”品种，在特定地区展开(kai)范围化种植(zhi)，这一历程或将在四到五年(nian)内完成。

强强联合的科研合作标杆

早在2018年(nian)，研究团队就定位到了EBT1基因，而后近8年(nian)时间攻关，让“多年(nian)生(sheng)水稻”的一种全新创制方式(shi)成为大概。而对(dui)于王佳伟(wei)来说，针对(dui)miR156基因的研究更是(shi)已有20年(nian)之久，却没想到在此(ci)次(ci)科研合作中(zhong)发现其竟是(shi)水稻的“长寿(shou)密码”。

“偶合得(de)不敢相信。”王佳伟(wei)说，“当时就想拍大腿，看到这个结果的时候你会发现，一切都完美(mei)而公道，这就是(shi)科学的奇特和美(mei)感。”

八年(nian)时间里，这项研究完成了多种遗传方法的运用，包括打样、基因编辑、转基因等，多种分歧手段实验操纵(zong)不容易，工程量(liang)极大。研究方法以外，研究质料的选取同样成为该项研究最突(tu)出的立异点。学术界(jie)对(dui)于植(zhi)物长寿(shou)基因的研究由来已久也不乏结果，但在禾本科植(zhi)物中(zhong)完成对(dui)长寿(shou)基因的研究，这还是(shi)头一次(ci)。

合作团队在讨论课题进展情况。从左至右顺次(ci)是(shi)王佳伟(wei)、韩斌、戴冰馨、吕丹凤。

这项科研工作的合作当中(zhong)，韩斌院士团队长时间深耕于水稻遗传学与基因组(zu)学研究，拥有雄厚的野生(sheng)稻资(zi)源和强大的正向遗传学研究平台；王佳伟(wei)团队则(ze)在植(zhi)物发育生(sheng)物学，特别是(shi)植(zhi)物年(nian)龄、再生(sheng)和多年(nian)生(sheng)领域具有深厚的积累(lei)。

两(liang)个团队打破学科壁垒(lei)，优势互补、共享资(zi)源、互通思路，从现象发现到基因克隆(long)，再到机制剖(pou)析，最终(zhong)完成了从“定位基因”到“读懂机制”的完备科学故事，充足表现了研究所外部交叉融会、协同立异的科研生(sheng)态“软实力”，也是(shi)跨团队、跨学科合作攻关重大科学问题的标杆案例(li)。

回顾合作科研的进程，韩斌院士形容双方的合作“勤奋而不卷”，并未锐意追求文章揭橥级别，而是(shi)存眷研究本身的意义和故事性。他(ta)笑着提到两(liang)句话——“道可致而不可求”“莫之求而自至”。