野生稻Oryza rufipogon Griff.

  • 中文学名野生稻
  • 拉丁文名Oryza rufipogon Griff.
  • 被子植物门(Angiospermae)
  • 单子叶植物纲
  • 禾本目(Poales)
  • 禾本科(Poaceae;Gramineae
  • 亚科稻亚科
  • 稻属(Oryza)
  • 野生稻
  • 分布区域广东、海南、广西、云南、台湾。印度、缅甸、泰国、马来西亚

普通野生稻是栽培稻的近缘祖先。普通野生稻经过长年的进化,成为现代的栽培稻。但是在进化过程中,普通野生稻的许多优良基因被丢失。

形态特征

多年生水生草本。秆高约1.5米,下部海绵质或于节上生根。叶鞘圆筒形,疏松、无毛;叶舌长达17毫米;叶耳明显;叶片线形、扁平,长达40厘米,宽约1厘米,边缘与中脉粗糙,顶端淅尖。

圆锥花序长约20厘米,直立而后下垂;主轴及分枝粗糙;小穗长8—9毫米,宽2—2.5(3)毫米,基部具2枚微小半圆形的退化颖片;成熟后自小穗柄关节上脱落;第一和第二外稃退化呈鳞片状,长约2.5毫米,具1脉成脊,顶端尖,边缘微粗糙;孕性外稃长圆形厚纸质,长7—8毫米,具5脉,遍生糙毛状粗糙,沿脊上部具较长纤毛;芒着生于外稃顶端并具一明显关节,长5—40毫米不等;内稃与外稃同质,被糙毛,具3脉;鳞被2枚;雄蕊6,花药长约5毫米;柱头2,羽状。

颖果长圆形,易落粒。花果期4—5月和10—11月。染色体2n=24(Kalia1987),染色体组AA型,x=12(BiretSahni1980)。

生长环境

生长于海拔600米以下的江河流域,平原地区的池塘、溪沟、藕塘、稻田、沟渠、沼泽等低湿地。

分布范围

产于广东、海南、广西、云南、台湾。印度、缅甸、泰国、马来西亚、东南亚广泛分布。模式标本采自印度。

特点

中国农业大学一项最新的联合对比研究表明,现代栽培稻相对普通野生稻,丢失了约1/3的等位基因和一半的基因型,其中包括了大量优异基因,有抗病、虫、杂草及抗逆基因,也有高效营养基因和高产优质基因。

栽培稻一般为一年生,而普通野生稻为多年生草本植物。栽培稻和普通野生稻的花粉一般都同时具有雄蕊和雌蕊,袁隆平发现的花粉败育普通野生稻是指雌蕊完好,而雄蕊败育的花粉。袁隆平利用这株普通野生稻的雌蕊为母本,再用栽培稻的雄蕊为父本来杂交,这样杂交出来的水稻可同时具有野生稻和栽培稻的基因。袁隆平选育的杂交稻恰好继承了普通野生稻的高产优质基因。

历史

我国是世界公认的栽培稻的起源中心之一。浙江余姚河姆渡等地的考古资料表明,早在7000多年前,我们的祖先就已学会了栽培水稻。可以想象,他们在采集野生稻谷为食的过程中观察到自然落谷能萌发生长,于是尝试着播种野生的稻谷,又重复了收获和播种的过程,向种植水稻迈出了第一步。经过漫长的岁月,人们培育和种植水稻的技术越来越高超,终于使稻谷成为中国人餐桌上的主要食粮。与此同时,那些孕育了栽培稻的野生稻种也年复一年默默地生长在中国南方的池塘、沼泽中和山坡上,直到今天。

1978年到1982年,我国进行了一次全国野生稻普查。普查表明,中国的3种野生稻——疣粒野生稻(Oryzagranulata)、药用野生稻(O.officinalis)和普通野生稻(O.rufipogon),广泛分布于广东、广西、海南、云南、江西、湖南、福建和台湾,其丰富的遗传多样性令世界瞩目。野生稻遗传资源是开展水稻遗传育种和生物研究的物质基础,亦是粮食生产发展的宝贵财富。野生稻资源含有栽培稻在进化过程中丢失的许多优异基因,是栽培稻突破性育种与稻作理论研究的宝贵材料,对解决粮食安全、维护人类生存发展具有重大意义.

中国是野生稻资源最丰富的国家,分布十分广泛。南起海南的崖县(现三亚市),北至江西东乡县,东起台湾省,西至云南省盈江县都发现过野生稻。如此丰富且分布广泛的野生稻资源,确立了我国是亚洲栽培稻起源地和多样性中心的地位,并为世界所瞩目。

1976年在江西省东乡县发现的东乡野生稻,被誉为“植物大熊猫”,是迄今世界上分布最北的野生稻特异资源。由于长期处于野生状态,经受了各种灾害和不良环境的自然选择,东乡野生稻形成了固有稳定的遗传特性,蕴含丰富的抗病虫害基因和极强的耐冷基因,其优良的耐冷性、耐旱性、耐瘠性、抗病性等,可利用价值巨大。

东乡野生稻

在我国江西省东乡县,中国国家农业部和中国水稻研究所共同成立了一个特殊的保护区。保护区里看上去就像一片荒地。但是,专家告诉我们,这里有外表看上去和杂草没有多大区别的一种野生资源。它就是迄今为止发现的纬度最高,分布最靠北的野生稻,被誉为中国水稻种质资源“国宝”的东乡野生稻。东乡野生稻跟其它普通野生稻不同,最大的优点也是最突出的一个性状,就是抗寒。东乡野生稻在湖北的武昌可以自然越冬,不会死,而广东、湖南以及印度的野生稻放到湖北去,当年就死掉了。这给科研人员一个启示,如果把野生稻的强耐寒性转到我们栽培稻上该多好。

在我国长江中下游地区,低温寒冷危害是水稻生产的主要限制性因素之一。农民每年担心着一头一尾。头,就是指播种以后担心遇到寒潮,秧苗会冻死、烂掉;尾,就是指抽穗时期担心遇到寒露风,水稻结穗率低。寒露风提早,水稻的产量将降低10%。假如真的可以把野生稻的耐寒性转到栽培稻,水稻的高产和稳产就可以得到确实的保障了。但是,东乡野生稻的强耐冷性究竟能不能转到栽培稻中呢?从1992年开始,江西省水稻研究所的研究人员开始利用杂交的手段,对这一课题进行了尝试。

首先用耐冷的东乡野生稻跟栽培稻进行杂交,通过它的杂交后代——杂交一代进行观察,它的杂交一代所有的植株都是耐冷的,进一步让杂交一代进行自交之后得到了杂交二代,就出现了耐冷性状的分离,就是说有的植株是耐冷的,有的不是耐冷,这样一个结果可以说明野生稻这种耐冷性状是由基因控制的,而且这样的基因是可以通过杂交来进行转移的。

在随后的工作中,课题组发现,野生稻和栽培稻杂交是一种远缘杂交,杂交后代会出现疯狂分离的现象,而且很难稳定,甚至要十代、二十代才能选出一个很好的品种出来。要想从成千上万个杂交后代中获得具有稳定的强耐冷性的栽培稻品系,后代筛选的方法是最关键的一步。

没有想到的是,有一次,实验员将野生稻和栽培稻的杂交后代,无意中放到了冰箱里。三天以后,才想起将它拿出来。结果,培养皿中的水全都冻成了冰。

出乎意料的是,冻上好几天的苗,放在室温条件下,过了两天去看还很好,再放两天,也没有问题,一直放在常温下,结果放了10天,苗还是活的。这些苗究竟是不是超强抗冻,实验室的十几天还不足以下结论。能够接受自然环境的考验,才是真正的优良品种。就这样,这些小苗又被转移到研究所的露天试验室里去了。令人高兴的是,小苗不仅正常地开花结果,而且,过了一个冬天以后,第二年春天,几乎所有的枯杆中都冒出了绿芽。

这次小插曲,让研究组的每一位成员都感到十分惊讶。原来,东乡野生稻的抗冻本领非同寻常,看来课题组的成员有点小看它了。

以前,种子发芽长叶后,研究人员会把人工温度箱设定为摄氏5度或者6度,然后请这些秧苗住在里面两、三天后,再把它们请出来。像普通的栽培稻,一般都被冻死了。但是,野生稻的杂交后代一般都没有问题。这就相当于摄氏5度或6度,只能将普通栽培稻和野生稻的杂交后代区别开来,但是,无法从野生稻的杂交后代中挑出耐冷最强的。

这次意外的发现启发了研究人员,要想筛选出稳定的耐冷品种,必须提高选拔标准。第一,实验选拔秧苗的温度,改设为摄氏0度。第二,秧苗必须放在自然条件下越冬。这两轮检验下来不能通过的就被淘汰,检验通过的才能进入下一批育种实验。

由于采用了这样一种筛选方法,研究人员可以较快、较早地区分出强耐寒性的种子,抗冻基因的转移工作向前迈进了一大步。

2000年,江西省水稻研究所,又把工作重点从传统的杂交育种,转入到运用分子生物学技术进行抗冻基因克隆的研究。水稻共有12对染色体,工作的第一步就是找到抗冻基因的位置究竟在哪条染色体的哪一个位置上,即耐冷基因的定位。

经过一年的努力,他们基本上已经在水稻的第四染色体和第八染色体上分别都找到了与耐冷基因紧密连锁的一个标记,就是分子标记。

依据生物学、考古学论证,栽培稻起源于野生稻。经过人们长期的驯化以及杂交,如今的栽培稻和野生稻已经有了很大的区别。栽培稻,都是一年生,春天播种,生根发芽,秋天收割,枯萎死亡。

但是,野生稻完全不受人类的照料,纯粹依靠自己的生命力繁衍生息。它的一株苗,可以生长很多年。它不是依靠种子,而是依靠地下的根茎来生殖繁衍。它的生长过程中,没有人松土与施肥,也没有人来灌溉和洒药。在自然界的风风雨雨中,它以独有的方式完成着自身进化的历程。

能把东乡野生稻多年生的特性转到水稻上,那就是一个大改革。水稻千百年来都是播一次种收割一次的一年生水稻,如果把东乡野生稻多年生发展到的栽培稻里面,那就像割韭菜一样,可能播一次种三年五年都不要栽补,只要施点肥,放点水就可以收获了。

现代农业要求大力发展增效水稻,如果改善了水稻的生长环境,不要育秧、不要栽补、不要抛苗、不要耕翻,如果这些环节都不要的话,可以大大节约农村劳动生产力。

多年生的水稻还有一个好处在哪里呢?如果第二年它又长,第三年也自然的长,第四年也自然的长,这样的话对于水土保持,对我们的生态是极为有利的。

水稻可以成为多年生的农作物,播种一次,收获多次。这听起来就象梦一样。但是,谁能说这仅仅只是个梦呢?21世纪是生物技术的时代,生物品种资源的价值,将会越来越明显。水稻研究所的研究人员认为,东乡野生稻还有很多值得研究的课题,并为此做着不懈的努力。

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