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    雜草、水稻傻傻分不清 這場諜戰已經打了千年
    2019-09-19 10:24:12 來源: 錢江晚報
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      浙大科學家最新研究發現,模仿秀這股風還刮到了稻田里

      雜草水稻傻傻分不清 這場諜戰已經打了千年

      左邊為水稻幼苗;中間和右邊為稗草幼苗。

      現在的女孩子,為了減肥,已經到了談白米飯色變的地步。

      但你知道,一碗白米飯來的有多不容易嗎?

      今天,我們來講田間的一場諜戰——為了活下來,水稻有多努力,雜草也有多努力。

      它,就是稗(讀bai)草,稻田間頭號雜草。浙大樊龍江教授團隊就找到了稗草與水稻相爭的“秘密武器”,它能分泌一種叫丁布的次生代謝產物,可以明顯抑制水稻生長。

      為了避免人類的“驅逐”,樊教授團隊最新發現,稗草還有更厲害的技能,它竟學會了“喬裝術”,從原來松垮貼地的懶樣子,進化出今天亭亭玉立的模樣,與水稻越長越像。

      這篇關于“稻田水淺,江湖水深”的論文,于2019年9月16日發表于《自然·生態與進化》雜志。

      田間模仿秀它是冠軍

      在稻田中,稗草居15種惡性雜草之首,是農民噴施除草劑最主要的目標。

      “如果不用除草劑,農民都不知道怎么種地了。”這種說法還真不是太夸張,如果不想辦法除掉它,兩個月后的豐收季節,整片稻田都要被稗草承包了。

      其實,從親緣關系看,稗草與小麥、玉米的關系更近。但不知從什么時候起,稗草卻和水稻伴生在一起了,而且在外形、生長期和營養的需求上,與水稻越來越接近。

      研究人員對從我國長江流域的稻田及周邊采集到的328份稗草,進行了研究。從外形上看,水田的稗草與旱地的稗草有著明顯差異:旱地稗草長相比較隨機,大多數稗草趴地橫長,莖基部呈現紅色,完全不像水稻;而水田間的稗草就很有“稻”樣,特別是在苗期,它們有模有樣地收起了分蘗(讀作niè)和葉子的夾角,和水稻一樣向上生長。

      第一個注意到稗草高明“喬裝術”的,是前蘇聯著名植物學家瓦維諾夫。上世紀30年代,他從進化角度提出一個觀點:農田雜草與作物相像,是雜草適應性進化的產物,就是為了躲避農民拔除。

      由于缺乏實驗證據,學術界對這一觀點一直存在爭議。“我們對這328份樣本進行了基因組重測序,”樊龍江說,“人類行為加速了稗草的進化,無意中產生了類似馴化的選擇效應。”

      相對于動物擬態,科學界對于作物擬態尚無定論,樊龍江團隊第一次從基因組學研究角度,證實了作物擬態的存在。

      被人類逼出“稻”樣

      樊龍江介紹,通過全基因組遺傳變異分析,發現328份稗草材料可以明顯分為3個組——擬態組、非擬態組及中間類型。

      與非擬態稗草組相比,擬態稗草的遺傳多態性降低,“這表明稗草在擬態過程中受到了定向選擇。”樊龍江說。

      “稗草擬態水稻是被迫的。”樊龍江介紹,團隊通過群體進化分析表明,長江流域擬態稗草起源于非擬態稗草,大約發生在1000年前的宋朝。

      “當時正處在人口激增、南方水稻替代麥類作物成為主糧的轉型時期。可能正是在那一時期,人們開始實施水稻的精耕細作,拔除田間雜草。”

      樊龍江舉了一些從宋朝農書和詩詞中找到的證據:比如朱熹《勸農書》中記載“禾苗既長, 稗草亦生, 須是放干田水, 仔細辨認, 逐一拔出, 踏在泥里, 以培禾根”;方回詩詞中則有“農田插秧秧綠時,稻中有稗農未知。稻苗欲秀稗先出,拔稗飼牛唯恐遲”。

      稗草為了逃過人類的拔除,不得不快速進化,讓自己長得更像水稻,體內像水稻的基因也得以保留下來。

      比如一個叫“LAZY1”的基因,這是一個植物感知并響應重力的關鍵基因,可以調控作物的分蘗角度。研究發現,在有擬態現象的稗草中,相關同源基因多態性降低,出現了高度一致,顯示出被進化選擇的痕跡。

      這項研究首次解析了植物擬態進化分子機制,在進化生物學上具有重要意義。此外,研究結果為解析農田雜草起源與控制、株型相關基因挖掘與利用等方面也提供給了研究線索。(記者 章咪佳 通訊員 周煒)

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    【糾錯】 責任編輯: 楊婷
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