宋明家:以杂草稻基因组研究解决白米供应问题

时间:2024-04-19 07:45内容来源:联合早报 新闻归类:观点评论

极端气候影响收成和稻米大国限制出口,是过去几个月世界白米价格暴涨的两大主因,让白米进口国如新加坡和马来西亚首当其冲。

联合国粮农组织(FAO)统计显示,籼米(indica rice,东南亚民众日常食用、米粒扁长的“印度稻”)价格持续强劲,从2022年至今一直呈上扬趋势,3月份指数平均为154点,比去年同期高22.9%。另一种本地人喜爱的香米(aromatic rice),价格虽然稍有下滑,但还是比2023年高出很多。在这一波白米供应危机里,高度依赖印度和泰国提供这两种米的新马两国,尝到了米价暴涨的苦头。

影响全世界稻米收成的,除了气候、稻种素质、肥料、害虫等因素之外,长年一直拖着稻米生产链“后脚”的,始于田间的“杂草稻”侵染问题。

比如在泰国,这些杂草稻与栽培稻植株竞争各种资源,如肥料、水和阳光,使稻米种植业在这几年损失至少10%收成;过去30年中,马来西亚水稻产业也因此蒙受每季逾9000万令吉(约2548万新元)的损失。

这种被马国农夫称为“风吹谷”(padi angin,风一吹就掉谷粒)的稻米,是亚洲栽培稻(Oryza sativa)的“盗版”;它和栽培稻隶属相同的“属”(genus),任何稻田的除草剂对它都没辙。由于杂草稻颗粒易脱落、谷粒质量差,稻田一旦被它侵袭,农夫将蒙受惨重损失。因此,了解农田杂草稻的演化,以及它们如何在田间繁殖,一直都是世界各国农业研究的关键热点。

今年初,笔者来自马来西亚蒙纳士大学(Monash University Malaysia)的跨国团队,通过基因组测序和分析,报告了杂草稻如何在泰、马两国的农田与栽培稻竞争的最新发现,为田间杂草控制的策划奠定了理论基础。该研究报告在《自然通讯》(Nature Communications)的2月份期刊上发表。

约10年前,笔者和圣路易华盛顿大学(Washington University in St. Louis)生物学家肯尼思·奥尔森(Kenneth Olsen)教授开始合作研究东南亚杂草稻,团队也包括中国和泰国的科学家。我们使用来自泰国、马来西亚和世界各国杂草稻的基因组,深入探讨东南亚杂草稻的演化故事。

与我们先前研究发现一致的是,东南亚、美国和中国的大部分杂草稻,主要通过“去驯化”或“野化”(de-domestication)过程,从栽培稻演化而来。

和温带稻米种植区域不同的是,泰马两国的热带田野间有野生稻(Oryza rufipogon)的自然族群。这些野生稻与栽培稻或杂草稻之间可轻易发生杂交,为杂草稻侵袭稻田装备新的“武器”,去适应农田环境并迅速传播。

通过自然杂交,这些“野性”杂草稻类型获取了诸如黑色果皮、稻芒、小谷粒等特征的独特“野基因”,使杂草稻比栽培稻更具竞争力,最后让杂草稻鸠占鹊巢,成为农田新霸主。

事实上,植物物种一般存在着野生种与栽培作物之间的“屏障”,但栽培稻和野生稻的屏障相对薄弱,使野生基因容易流入杂草稻的基因组。

此类探讨杂草稻演化遗传机制的研究,将为预防和控制杂草的规划上,提供遗传水平上的理论指导。我们希望这些基因组研究所获取的杂草遗传信息,能协助东南亚各国制定杂草稻的管控政策,减缓区域白米产量降低的农业损失。与此同时,泰马两国杂草稻某些有利于农田种植、比如耐热和高生长率的特殊性状,将为未来稻米产业提供更好的育种基础。

作者是马来西亚蒙纳士大学分子遗传学副教授

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