杂草丛生的大米是绿色革命的意外遗产

一项新的全球研究显示,自“绿色革命”以来的几十年里,人们青睐的高产水稻品种有走向野生的倾向,把一种主要粮食作物变成了杂草丛生的祸害。

杂草稻是一种不经驯化的水稻品种,在世界各地的稻田里泛滥成灾,其竞争力远远超过栽培品种。在一项新研究发现,在圣路易斯华盛顿大学的生物学家多次表明,杂草种群进化从栽培稻种,和当代亚洲的比例高的惊人杂草株可以追溯到一些绿色革命品种被广泛种植在20世纪晚期。

科学家们相信,一个普遍的过程正在起作用,在基因组和分子水平上起作用,允许对杂草的快速适应。这项新研究发表在3月26日的《基因组生物学》杂志上。

Kenneth M. Olsen奥尔森

“绿色革命的标志之一是利用杂交培育高产品种,”艺术生物学教授Kenneth M. Olsen说。科学。“对于水稻和许多其他作物,这涉及到杂交传统品种,以结合它们的最佳性状。这种类型的水稻育种与传统的水稻种植非常不同,传统的水稻种植不是杂交,农民用自己的收成重新播种。”

绿色革命是一个技术转让的时代,它为发展中国家带来了水稻、玉米和小麦的高产品种,从1961年到1985年,发展中国家的谷物产量增加了一倍多。灌溉、肥料和种子的发展带来了显著的生产力增长。

但还有其他一些难以预测的结果。

“一旦你开始杂交不同的品种,你可以得到各种各样的新性状,包括一些意想不到的和不受欢迎的,”奥尔森说。“我们从研究中得知,其中一个意想不到的副作用是,优良品种倾向于走向野生,最终成为农业杂草。”

奥尔森和他的合作者使用全基因组测序来检测全球524个杂草水稻样本的起源和适应性,这些样本代表了水稻种植的所有主要地区。

新的基因组分析很像一个族谱,显示了杂草水稻品系之间的关系,并展示了每次新杂草品系进化时相同基因的参与程度。

这是第一次将世界各地的杂草水稻品种包括在一个单一的分析中。

奥尔森说:“如今能够对整个基因组进行测序的一个巨大优势是,我们可以通过非常高的分辨率来确定谁与谁有血缘关系。”“同样的方法现在也被用于新型冠状病毒追踪新感染源,当它们出现在新的地点时。”

“对于杂草水稻,我们可以推断,目前在亚洲广泛分布的许多杂草品种与绿色革命时期首次培育的水稻品种密切相关。”

奥尔森是研究杂草水稻的全国专家。美国国家科学基金会(National Science Foundation)最近向奥尔森及其合作者提供了260万美元,以确定是什么让杂草水稻成为如此强劲的竞争对手。

奥尔森说:“虽然这种遗传机制并不特别令人惊讶,但真正让我感到惊讶的是,亚洲很大比例的杂草水稻就是以这种方式起源的。”“我们估计,目前中国一些地区超过三分之一的杂草品种可能是由优良品种进化而来。

“从我们之前在其他地区的研究中,我们知道一些杂草水稻品种可能在农业早期就已经存在,”奥尔森说。“现在清楚的是,杂草水稻可能在1万年的水稻种植历史中反复出现——直到今天。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2020/03/global-study-of-weedy-rice-reveals-unintended-legacy-of-green-revolution/

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