一项发表在《自然遗传学》杂志上的新研究，由沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)和荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的研究人员领导，为水稻进化提供了新的见解，揭示了这种宝贵作物的DNA在不同物种间是如何变化的。这些发现不仅有望帮助提高水稻产量，还有助于将水稻引入目前无法种植水稻的地区。

水稻是最早被驯化的作物之一，其起源可追溯到大约1万年前。农民为了最大化利润而进行的营养和其他性状的人工选择，降低了水稻的遗传多样性，从而降低了其对环境压力的适应能力。

另一方面，水稻的野生近缘种(即稻属)经历了大约 1500 万年的进化，这使得这些近缘种的基因组(生物体中的所有 DNA)具有丰富的遗传变异，从而具有适应各种环境条件(如高温、干旱和盐碱地)的能力。

“稻属植物拥​​有极其丰富的基因组集合。我们能够解释进化对水稻及其野生近缘种集体基因组的影响，”KAUST 教授 Rod Wing 解释说，他与他的博士后研究员 Alice Fornasiero 共同领导了这项研究。

人类是二倍体，这意味着他们遗传了两组染色体——分别来自父母。多或少都可能致命。植物可以是多倍体，这意味着它们可以从父母那里获得多组染色体。这些额外的染色体组构成了更大的基因组，有助于适应新的或有压力的环境，并进化出新的性状，甚至新的物种。

这项研究考察了九个四倍体和两个二倍体水稻野生近缘种。研究人员发现，这些物种可以通过基因组的亚群来区分。这些差异主要源于转座因子(也称为跳跃基因) ，因为它们是从基因组中一个位置移动到另一个位置的DNA序列，是创造遗传多样性的常见自然方式。

此外，二倍体和四倍体物种的存在导致基因组大小差异超过两倍。在这些巨大的DNA中，有一些基因增强了植物对更高温、更干燥、更盐分的土壤以及其他中东地区常见且随着气候变化在全球范围内日益加剧的环境压力的抵抗力。

这项研究还确定了野生稻的进化树，揭示了新物种出现的时间。这段历史为了解水稻何时经历了显著的胁迫，从而刺激了基因组发生改变，使其能够生存提供了线索。

“这项研究的基因组分析提供了对水稻及其复杂的野生近缘种进化过程的全面理解。这项研究为未来培育能够抵御恶劣环境的强健水稻作物提供了一个全面的框架，”瓦赫宁根大学教授埃里克·施兰茨(Eric Sc​​hranz)说道，他也是这项研究的参与者。

大米是世界上最重要的粮食作物之一，全球有超过 35 亿人以大米作为主食。

更多信息： Alice Fornasiero 等人，《从四倍体视角看稻基因组进化》，《自然遗传学》(2025)。