中國科學院最新研究論文，登上Science封面

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

植物展現(xiàn)出多種多樣的生活史策略。水稻（栽培稻）是全球種植最廣泛的主糧作物之一，作為一年生植物進行栽培，而其祖先野生稻，卻具有多年生的生長習性，表現(xiàn)為持續(xù)的營養(yǎng)生長和反復(fù)的繁殖。在水稻馴化過程中，這種多年生的生長習性基本喪失，這代表著水稻生活史策略的一個重要轉(zhuǎn)變。然而，導(dǎo)致這一轉(zhuǎn)變的遺傳基礎(chǔ)，一直是未解之謎。

2026 年 3 月 19 日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心韓斌院士團隊、王佳偉研究員團隊合作（戴冰馨、呂丹鳳、陳二旺為論文共同第一作者），在國際頂尖學術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為：Resetting of a tandem microRNA156 enables vegetative perennial growth in rice 的研究論文，該論文還被選為當期封面論文。

該研究首次克隆了決定野生稻多年生生活習性的關(guān)鍵基因——EBT1，并闡明了該基因座位表達模式的改變是水稻在馴化過程中由多年生向一年生轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。

野生稻是栽培稻的祖先，是一種多年生的匍匐植物，這項最新研究揭示了野生稻多年生生長習性的秘訣在于由miRNA引導(dǎo)的發(fā)育逆轉(zhuǎn)。封面圖展示了將多年生基因與匍匐生長基因相結(jié)合，使栽培稻能夠模擬野生稻的生長發(fā)育過程，這些發(fā)現(xiàn)為未來開發(fā)多年生水稻品種鋪平了道路。

在這項最新研究中，研究團隊利用 446 份多年生野生稻材料，對與多年生生長習性相關(guān)的性狀進行了研究。在栽培稻的直接祖先——普通野生稻（Oryza rufipogon）中，與多年生生長習性相關(guān)的一個關(guān)鍵性狀是草本狀的植株結(jié)構(gòu)，其特征為分蘗廣泛、花序逆轉(zhuǎn)和營養(yǎng)繁殖——這種表型在現(xiàn)代栽培稻中基本不存在。

研究團隊鑒定出一個含有串聯(lián) microRNA156 基因（MIR156BC）的基因位點。通過表達模式分析和表觀基因組學分析，研究團隊分析了 miR156 豐度的動態(tài)變化如何促進普通野生稻的營養(yǎng)多年生生長習性。最后，研究團隊探討了通過將該基因位點以及與匍匐生長相關(guān)的位點導(dǎo)入栽培稻，是否能夠重現(xiàn)普通野生稻的營養(yǎng)多年生生長習性。

具體來說，研究團隊鑒定并命名了決定野生稻多年生的關(guān)鍵基因——EBT1（Endless Branches and Tillers 1），該基因座由兩個串聯(lián)排列的微小 RNA（microRNA）基因——MIR156B 和 MIR156C（MIR156BC）組成。攜帶 EBT1 等位基因的野生稻在開花后會表現(xiàn)出旺盛的分蘗芽生長和持續(xù)的營養(yǎng)生長。

從機制上講，與現(xiàn)代一年生栽培稻品種中的 MIR156BC 不同，野生稻中的 MIR156BC 在開花后發(fā)育中的分蘗芽中可以重新設(shè)定表達。這種表達模式與 EBT1 調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)可及性增加以及抑制性表觀遺傳標記 H3K27me3 的減少有關(guān)。

在上述發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究團隊將 EBT1 基因與已知的兩個水稻匍匐基因 PROG1 和 TIG1 聚合，成功讓一年生栽培稻在很大程度上重現(xiàn)了野生稻的營養(yǎng)生長多年生習性，在海南田間環(huán)境中至少可以存活兩年。

總的來說，該研究確定了 MIR156BC 是水稻多年生的關(guān)鍵決定因素。在野生稻中，MIR156BC 位點獨特的表觀遺傳狀態(tài)使其在開花后能夠重置，進而導(dǎo)致花器官退化和營養(yǎng)生長的多年生特性。這項研究不僅為谷類作物多年生特性的遺傳基礎(chǔ)提供了新的見解，也為未來開發(fā)可持續(xù)的多年生水稻品種鋪平了道路。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv2188