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【本地科学家领导研究登上《自然通讯》】风吹谷如何渗透马来西亚和泰国稻田

杂草稻，马来西亚农夫俗称“风吹谷”（padi angin），长期以来一直是全球水稻产业的一大挑战；这些杂草与水稻作物争夺养分、阳光、水分等资源，因此降低稻米产量。而风吹谷如何开始冒出、演化、扩散和侵袭稻田，是全球作物科学家迫切想解开的谜团。由大马蒙纳士大学理学系副教授宋明家博士领导的跨国团队，在2月份的权威期刊《自然通讯》（Nature Communications）里，发表了最新研究，阐明风吹谷在马来西亚和泰国稻田间的渗透和演化。作为栽培稻（Oryza sativa）的杂草近亲，风吹谷一旦侵袭稻田，农夫将遭受惨重损失；这主要因为风吹谷颗粒容易脱落的特性。由于风吹谷米粒口感差、素质差，谷粒也无法被收割，使它在过去30年中，成为大马水稻产业的主要敌人，每季损失预计超过9000万令吉。想像当风吹过时，风吹谷种子颗粒随之掉落，当地马来农夫因此称之为“padi angin”，也就是“风吹谷”名称的由来。这些风吹谷如何演变成颗粒易脱落的类型，是全球植物遗传学家的研究热点之一。解决全球性严重农业问题深入研究风吹谷的相关基因和演化过程，有助于找出控制风吹谷的秘方，以解决这全球性的严重农业问题。这些研究成果，也希望能帮助大马政府的农业决策，以加强国内的风吹谷管控机制。值得一提的是，在遗传学、化学、生物化学、物理等科学领域里，发表在《自然通讯》期刊的研究门槛和挑战性非常高；根据Scopus学术数据库，截至今日，仅有10项由马来西亚科学家主导的研究，成功发表在高影响力的“《自然》三部曲”权威期刊中：《自然》（Nature）、《自然遗传学》（Nature Genetics）和《自然通讯》（Nature Communications）。此研究主要由马来西亚高等教育部和马来西亚蒙纳士大学MUM-东盟持续发展研究补助金（ASEAN Sustainable Development Research Grant），以及美国国家科学基金会资助。获取野生稻基因适应环境约十年前，笔者和圣路易华盛顿大学生物学家肯尼斯·奥尔森（Kenneth Olsen）教授开始合作研究东南亚国家的风吹谷，团队也包括中国和泰国科学家。在这项研究里，团队使用来自马来西亚、泰国和世界各国风吹谷的基因组序列，深入探讨东南亚风吹谷的演化故事。研究人员称，虽然大多数风吹谷在基因上与栽培稻相似，但有些风吹谷从稻田附近生长的普通野生稻（Oryza rufipogon）获取部分野稻基因，使它们有能力在稻田中落脚、生存和繁衍。这些包括有助于谷粒易脱落、黑色谷壳和种子持久休眠的野稻基因。野稻基因通过自然杂交进入栽培稻种群中，使它们适应农田生长环境，并演化成风吹谷。一般而言，作物无法和野生物种杂交，两者间存有“生物屏障”。“但栽培稻和野生稻的‘屏障’相对薄弱，这有利于野生基因流入风吹谷的基因组中，”奥尔森表示。“这是第一个剖析东南亚风吹谷基因组的研究，说明了风吹谷如何获得野稻基因，以适应稻田的艰难环境。” 由于普通野生稻普遍存在于热带亚洲地区，因此风吹谷与野生稻之间可能发生杂交，为风吹谷的繁衍提供了额外的侵略武器，也大大提高风吹谷的遗传多样性。在马来西亚，水稻田中存在着各种各样的风吹谷类型，其中一些已经在宋明家团队的多项学术论文中有所报道。 “在美国，因为自然界里没有野生稻，大多数风吹谷通过栽培稻基因组的演化而产生，属于一种‘野化’（学称‘去驯化’或de-domestication）过程。目前的研究也显示，风吹谷之间的杂交也在它的演化过程中发挥作用。”奥尔森说道。东南亚种植偏好提供绝佳资粮在东南亚大陆地区（泰国、缅甸、越南）和大部分岛屿地区（印尼、菲律宾、马来西亚东马地区），农民偏好种植多种水稻，其遗传多样性普遍高于世界上其他地区。该基因组研究也报告说，高水平的遗传多样性，为栽培水稻演化成风吹谷的“野化”过程，提供绝佳资粮。来自清迈大学，也是该研究联合作者的董娜帕·菩莎娣（Tonapha Pusadee）副教授表示：“泰国水稻种植是多样性的，不同地区农夫偏爱不同类型的水稻品种。因此，泰国的风吹谷因为参杂多品种栽培稻和野生稻的特征，其遗传多样性远比出现在单一栽培稻品种的田间的风吹谷族群高很多。” 更多【新教育】泰晤士高等教育亚洲大学峰会打造未来新愿景食品安全的未来：优化精油增强抗菌活性 2023年亚洲紧凑型轿车设计挑战赛（ACSDC） APU夺学生组冠军

9月前

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