全球调查显示：栽培水稻“返祖”现象普遍存在

祖先逆转，也称为野生或解除管制，是生物学中常见的遗传现象。它是指将人工种植的农作物和家畜从人工环境中恢复到自然环境中，并恢复野生特性。

就水稻栽培而言，它在被驯化后变成杂草稻。杂草稻表现出较小种子和红色种子的特征。经过环境适应和进化，杂草稻具有掉籽的特性。当种子成熟时，它们被撒在地里，然后在水稻栽培的生长季节与栽培的水稻相伴。作为稻田中的一种恶性杂草，这种“假水稻”严重影响水稻生产，被称为“鬼水稻”。

经过三年多的努力，由浙江大学农业与生物技术学院的范龙江教授领导的国际研究小组对来自各大洲16个主要水稻生产国的稻田进行了取样。在对524个杂草稻田的研究中，发现世界上所有的稻田都将水稻去驯化。该调查对水稻进化、资源利用和杂草稻防治也具有重要意义。

相关的研究结果最近发表在开放存取杂志《基因组生物学》的在线版上。

返祖现象是进化的必然。

通过基因组重排，结合当地栽培稻和野生稻的现有基因组数据资源，对样本群体的遗传分析表明，全球稻区的杂草稻来自栽培稻，这一去驯化过程是一个连续的过程。

人们普遍认为，通过野外驯化和现代遗传育种和改良，水稻的起源已经结束。因此，一些科学家认为杂草稻和栽培稻只是“近亲”，没有直接的血缘关系。然而，中外学者的这一最新研究进一步拓展了人类农作物发展的历史。

“人们对农作物回归自然的理解对杂草稻的防治有积极的作用。”范龙江说，每年水稻收获时，种子都会落下。地里的种子越多，杂草稻生长的可能性就越大。因此，减少田间种子的剩余储存量是减少杂草稻的重要手段。

为什么进化中有返祖现象？

结果表明，这是适者生存的自然选择。随着水稻高产的不断提高，籽粒变大，不易脱落，有利于收获，增加产量，提高效率。然而，这种改进满足了人类的需求，却改变了水稻的生存原则——原来的繁殖和生存机制被破坏了。

因此，杂草稻需要适应新的变化和生存。“播种是种子返回土壤并实现繁殖的关键步骤，也是自然界最重要的生存机制。同时，种子被减少以利于繁殖和生长。”范龙江解释道。

为了自己物种的繁衍而趋向于野生特征是一种不可抗拒的普遍趋势。这是杂草稻恢复脱落和生长的重要原因。

"去驯化是作物不可避免的进化机制."范龙江介绍说，这一过程在各个地区的历史上已经持续发生过多次，甚至在绿色革命之后(即矮化育种)。

杂草稻的危害来自强大的竞争力。

杂草稻在中国大面积发生，特别是在江苏、广东、辽宁和宁夏。杂草稻已成为中国稻田除稗草以外最严重的杂草。

原因是在水稻种植的生长季节，杂草稻与栽培稻相关联。先前的研究表明杂草稻在有限的空间内与栽培稻竞争，例如水、光和养分。由于其遗传背景与栽培稻非常相似，除草剂难以根除，给水稻生产带来很大影响。

为什么杂草稻如此难以捉摸？

很大一部分原因在于杂种的遗传背景。

在这次调查中，研究人员发现世界上有大量的杂交起源的杂草稻，尤其是在南美洲的稻区。它们要么在杂草稻之间，要么在杂草稻和栽培稻之间。这种杂交导致杂草稻也获得了除草剂抗性等。研究人员建议，应尽可能防止不同水稻品种间的异花授粉，并应加强育种进程，以减少杂草稻的发生。

难以清理杂草稻的另一个原因是很难从外观上区分出来。杂草稻在苗期与栽培稻竞争，抽穗后在成熟期领先。

范龙江认为插秧可以很好地控制水稻。育秧使秧苗长得很大，所以杂草稻不容易赶上新栽的秧苗。“目前，直播主要用于水稻种植，省时省力。缺点是杂草稻和栽培稻有机会一起发芽，有相同的“起点”，这是杂草稻增加的原因之一。”

在危机中寻找未来水稻育种的机遇

杂草稻的危害性也来源于休眠特性，即在一定条件下，杂草稻能在冬季田间的恶劣环境中存活，直到水稻季节才会发芽。

由于年复一年，越来越多的杂草稻最终将成为一场大灾难。范龙江说:当水稻生长时，它也生长。“如果一块土地闲置两年，水稻被重新种植，杂草稻就会‘复活’。”

这种能力来自于种子从休眠中“觉醒”以及它们强大的发芽潜力。科学家们非常希望将“高发芽率和强生长潜力”的优势应用于水稻育种，并通过提高自然适应性为增产增收开辟新思路。

研究发现，世界不同地区的杂草稻具有共同的强基因组分化区，即7号染色体上的0.5Mb区。该区域包含与种子休眠和抗性相关的基因，这对杂草稻的环境适应非常重要。此外，休眠相关基因发生平行进化，在粳稻杂草稻和栽培稻之间有明显的差异，这可能在不同杂草稻群体的野生发育过程中发挥重要作用。

将危机转化为转折点，中外科学家在杂草稻研究中不断寻找新的育种方向。

从野生稻驯化的栽培稻是人类基因的再选择。在去驯化过程中，杂草稻发生了新的基因突变。基因组选择信号的分析表明野生选择区和驯化选择区的重叠率很低。

以最典型的谷物下落为例。人工选择的水稻的基因目标是sh4，但是在杂草稻的分析中，该位点的杂草稻没有改变，但是它已经返回到结实状态。"这也意味着作物分散过程中的环境适应具有不同的进化机制."

据报道，来自中国、美国、巴西、意大利、日本、澳大利亚、马来西亚、菲律宾和其他国家的12个研究小组参加了这项研究。

相关论文:https://gene biology . biomed central . com/articles/10.1186/s 13059-020-01980-x