水稻中的“国宝” 实探全球最大野生稻种质资源圃

普通野生稻是全球分布最广的野生稻，也是我国育种中使用最多的野生稻，它名字“普通”，能力却并不普通，当前的栽培水稻中，大部分都有它的基因。

疣粒野生稻是全球21种野生稻中唯一的旱生野生稻，它是个又菜又爱玩的家伙，喜光又怕晒，喜温又怕热，喜湿又怕水。

药用野生稻名为药用，却至今没发现它的药用价值，但它抗病抗虫，是一位名副其实的生存大师。

在海南三亚，一个可以活态保存4万份野生稻的种质资源圃即将建成，21种、1万多份野生稻已经提前“入驻”，它们来自全球不同的角落，可能是广西深山里的一处泉水边，也可能是澳洲的湿地中的某个角落。但如今，它们汇聚在这里，在最好的保存环境中繁衍生息。

野生稻种质资源圃。新京报记者 周怀宗 摄

全球最大的野生稻种质圃即将建成

2023年3月20日，海南三亚的一个普通村庄外，两座三层的小楼即将封顶，小楼的背后，一块湿地被整理平坦，分成了一个个小格子，每个格子里都生长着不同的植物，有的茁壮高大，抽出精致而修长的穗；有的匍匐在水面上，向四周蔓延；有的瘦弱而单薄，在水里孤零零地矗立；有的肆意生长，遮住了大片水面……

这里是正在建设的国家野生稻种质资源圃，也是全球目前最大的野生稻种质资源圃，建成后，可以容纳4万份野生稻种质资源，全球21种野生稻，在这里都可以找到。

我国收集、保存野生稻的历史已经数十年，从上世纪中叶开始，科学家们就开始在全球收集野生稻资源，种质圃负责人、中国农业科学院作物科学研究所研究员杨庆文告诉记者，我国目前保存着两万多份野生稻种质资源，有保存在国家作物种质库中的种子，也有保存于各个资源圃中的活态野生稻。而这个即将建成的野生稻资源圃，不仅是目前最大的，也是保存条件最好的。

中国农科院作科所作物种质资源中心研究员杨庆文。新京报记者 周怀宗 摄

资源圃分为七个区域，从大门进入，迎面就是设施区，包括接待室、野生稻展示厅、会议室、科研人员的工作间等，三楼还有一个露台，可以俯瞰全圃。

设施区后面，是东西长一千米左右、南北宽一百多米的种质圃，包括物种展示圃、鉴定评价圃、繁殖更新圃、资源保存圃、原生境模拟圃等。距离设施区最近的是物种展示圃，展示圃主要用于展示、参观、科普教育等，分为二十个小区，种植着21种野生稻中的20种水生物种，剩余一种旱生物种，则种植在专门营造的环境中。

在深山大泽中，找一株未曾谋面的稻子

野生稻中，留存着水稻进化的秘密，它们原本生存在全球不同的地方，然而，随着生存环境的变化，自然界中已经越来越难找到它们的身影。

找到它们，是保存和利用的前提。杨庆文从事野生稻搜集、保存、利用的工作已经二十多年，每年的春秋，他和他的同事们都会走进深山大泽、水塘湿地，去寻找那些还未收集过的野生稻。

搜集野生稻的科学家中，程云连是少有的女性之一。野生稻大多生长在远离人群的地方，搜集时会面临许多危险，危险的地形，是第一道难关，许多科学家都有陷入沼泽泥塘的经历。2018年，程云连在广西桂平调查时，一脚踩进一个泥塘，几乎瞬息之间，半个身子就陷进去了，幸好同行的伙伴，将她拉了出来。

搜集野生稻的科学家程云连。新京报记者 周怀宗 摄

在人迹罕至的野外，危险无处不不在，蚊虫叮咬只是小儿科，杨庆文说，有一次进山寻找野生稻的时候，山里有很多旱蚂蟥，他们提前穿好了厚厚的迷彩服、高腰的靴子，但下山之后脱了衣服，才发现身上好多地方都在流血，“旱蚂蟥咬人的时候，会分泌麻醉剂，人感觉不到，它吸饱了就会脱离人的身体，但却不会分泌凝血酶，所以会一直流血。”

杨庆文的小腿上，有一道十多厘米长的疤，那是20多年前，在广西调查时，一个藏在泥里的铁桩子留给他的，“当时小腿上的骨头都出来了，但也就在那个地方，我带回来了一株野生稻，也算是值得了。”

收集野生稻，并不只是简单地把野外的植株或种子带回来，还要考察它的生存环境，附近的土壤、植物、地形等，一一记录在案，以便更详细地了解它的前世今生。只是，适合野生稻生存的环境，对人未必友好，尤其是南方山沟湿地中，多有毒蛇出没，许多外出搜集的科学家都有被毒蛇咬过的经历，“出门调查、收集野生稻，喷雾、口服的蛇药是必备的物品。”杨庆文说。

保存野生稻，是一件困难的事情

野生稻资源圃的东北角，一处人工营造的山坡林地正在建设中，工人们用土堆出了一座缓坡，种上了黄槿、龙血树、美人蕉等，黄槿是典型的海岛树，喜湿亲水，树冠高大，遮阴效果强。

这里是为疣粒野生稻准备的家园，位于资源圃大门口的展示圃中，种植着20种水生野生稻，而全球有21种野生稻，余下的一种，正是唯一的旱稻疣粒野生稻。疣粒野生稻喜光怕晒，喜温怕热，喜湿怕水，多生在向阳的山坡林地间，杨庆文为疣粒野生稻专门营造了种植和保存的环境，但目前还没有移栽，“要等到树长大一点儿，可以遮阴了，再把它挪过来。”杨庆文说。

野生稻。新京报记者 周怀宗 摄

就在疣粒野生稻所在的“小山坡”不远处，一片湿地中，茂盛的“野草”遮住了地面，把湿地变成了一块起伏不定的绿毯，其实，它们并不是野草，而是野生稻，这里是种质圃中的“原生境模拟圃”，模拟了野生稻生长的原生环境，种植了600份经过基因鉴定的野生稻，让它们尽可能地自由生长，以便观察它们的自然变化。就在大片的湿地旁边，还有一个小池塘，池塘上建了一座小桥，这也是一个模拟区，模拟的是袁隆平院士当年发现雄性不育野生稻的环境。“上世纪六十年代，袁隆平的助手李必湖就是在三亚南红农场的一处池塘边发现的那株野生稻，我们还原了发现时的场景，在这里模拟种植了野生稻。”

发现和收集野生稻很困难，保存也同样不容易。一处40亩左右的“资源保存圃”，是整个资源圃的核心，承担着野生稻长期活态保存的任务。

保存圃并不是普通的水田，而是建成了一个个水泥池子，地面铺设了塑料网格，池中灌水，每一株野生稻都种在盆中，然后再放入水中，“保存野生稻，需要保持它自身的特征，但野生稻根系发达，种在一起，时间长了，根在泥里会串，影响野生稻的纯度，所以要种在盆里，定期换土。”

用于保存的野生稻，还不能让它们开花结实。杨庆文解释，“野生稻长期在自然界中自然杂交，基因复杂，性状各异，它们的下一代很容易发生性状分离，长成千奇百怪的样子，同一株野生稻的种子，可能有的高大粗壮，有的则是匍匐的。而且野生稻大多容易落粒，还没完全成熟，就落到地上了，很难发现，一旦落粒发芽，就很难分清楚哪些是原来的资源，哪些是后来发芽的，这对保存不利。”

曾经的“偏科生”，如今每一株都是宝贝

尽管建设还没有完成，但资源圃中的保存、科研等工作已经开始。程云连长期驻扎在这里，和这里的工人们一起，管理着大量野生稻资源。

“每一种都有各自的难题。”她说，保存圃中，要定期剪掉抽穗的部分，让它们稳定生长。还要防止福寿螺的侵害，福寿螺这种外来入侵生物，可能会对稻田造成毁灭性侵害，它们喜欢啃食野生稻的叶片，尤其喜欢那些刚刚萌发的嫩芽，如果不加控制，几天就能把一株野生稻吃光。

而用于科研的野生稻，则可能需要收集种子，记者看到，专用于科研实验的区域中，许多野生稻已经抽穗，稻穗上套着收集种子的袋子，“很多野生稻都有很强的落粒性，没等完全成熟，种子就落地了，这是它们在自然界残酷的竞争中，进化出来的本能，有利于它们的生存和繁衍。对科学家们来说，收集它们的种子就很麻烦，如果不套袋，可能什么都收不到。”程云连说。

小粒野生稻。新京报记者 周怀宗 摄

水稻是人类驯化最早的作物之一，从某种角度来说，野生稻其实是人类选择过程中的“淘汰物”，它们或者产量不高，或者栽培困难，或者口感不好，总有各种各样人类视角中的“缺点”，但它们同样具有大量不可复得的“优点”，有的具有极高的生存能力，有的隐藏着高产的基因，还有的自身携带美味基因……

“许多人们不再选择的作物，其实都是作物中的‘偏科生’，它们各有缺点，但又有自身的优势，比如某一种作物，可能产量低，味道也很一般，但抗寒性特别好，或者反过来，它抗性不高，产量也不高，但味道特别好。”在国家作物种质库工作多年的中国农科院作物科学研究所研究员辛霞说。

然而，这些生产中缺少价值的野生稻，在育种家的眼里，都是宝贝。

“无数年以来的选育，全球的水稻栽培种，已经严重同化，遗传基础狭窄，一旦遇到新的问题，比如一种新的病虫害，就可能造成灾难性的后果。”杨庆文说，“而那些保存在野生稻中的基因，就可能藏着战胜困难的秘密，是未来育种最重要的资源。”

名为野生，但它们并没有离开人类

在生产中，尽管人们并不栽培和种植野生稻，但野生稻其实从未远离过人类。

很少有人知道，水稻当前的栽培品种中，大多都有来自普通野生稻的基因。普通野生稻是一个学名，它是中国本土仅有的三种野生稻之一，另外两种是药用野生稻和疣粒野生稻。

“普通野生稻是全球分布最广的野生稻，在我国的南方多有发现，但各地的普通野生稻又有细微的区别。”杨庆文说。

在我国水稻育种中，普通野生稻是应用最广的一种，杨庆文介绍，早在二十世纪八十年代，中国农科院作科所的专家，就在广西的一种普通野生稻中发现了一个抗水稻白叶枯病的基因，名字叫“Xa23”，如今，国内大部分水稻栽培品种都有这个基因，在某种意义上也可以说，大部分栽培种，都和普通野生稻有血缘关系。

袁隆平和他的团队，1970年在海南三亚找到了一株雄性不育的野生稻，踏出了杂交水稻最重要的一步，而当时那株野生稻，正是普通野生稻。

普通野生稻。新京报记者 周怀宗 摄

在水稻育种中，这样的故事还有很多，比如尼瓦拉野生稻，这是一种主要分布在南亚和东南亚的一年生野生稻，半个多世纪前，水稻黑条矮缩病大流行，一位印度的育种家，在尼瓦拉野生稻中发现了抗性基因。杨庆文介绍，“黑条矮缩病是一种传染性病害，当时东南亚发病最严重，水稻种着种着就收缩了，越长越小，严重影响产量。当时，一位在国际水稻研究所工作的印度专家，在尼瓦拉野生稻中成功发掘出了一个抗性基因，并应用到育种中，此后几十年，这一病害几乎没有再发生过。不过，近几年来，又发现了变异的黑条矮缩病，我国广西农科院水稻所的李丹婷团队，目前已经在普通野生稻中鉴定出了抗性基因，如今正在克隆这个基因。”

野生稻利用，珍贵的价值不可再得

野生稻和人类，永远都有隔不断的联系。

这座位于三亚的国家野生稻资源圃中，每一种野生稻，都是育种中无可替代的材料。

一种主要分布在东南亚、巴布亚新几内亚的小粒野生稻，长得娇小细弱，蔓生在水面，它的种子很小，仿佛一粒黑色的芝麻，千粒重仅有几克，不到普通栽培水稻的一半。但就在这个小小而瘦弱的身躯中，藏着美味的基因。杨庆文介绍，广东农科院用这种野生稻的基因，育成了众多丝苗米的品种，“市场上叫做丝苗米的，一般都有这种小粒野生稻的基因。”杨庆文说。

在云南农业大学，一种名为长花药野生稻的野生种，帮助科学家们育成了多年生的水稻，可以像韭菜一样，割了一茬，再长起来一茬。

长花药野生稻。新京报记者 周怀宗 摄

事实上，21种野生稻中，20种是多年生的，但长花药野生稻尤其特殊，这种主要分布在非洲的野生稻，有发达的根茎，可以从根茎上发出苗来，当地上的部分收割后，地下的根茎会再一次发芽，长出新的水稻。

2022年12月，《科学》杂志公布了2022年十大科学突破，多年生稻名列其中，是全球唯一入选的农业科学突破。多年生稻是云南大学教授胡凤益团队利用长花药野生稻和一年生的栽培稻远缘杂交而成，在热带地区，一次栽种，可以连续收获三到五年。

还有药用野生稻，主要分布在中国、东南亚、南亚等地的野生稻，在一些地方，人们用它的根部煮水，被认为可以消炎。

“科学家们做过很多分析和研究，并没有发现它的药用价值，也没有发现消炎作用，但它有非常优秀的生存能力，抗病抗虫能力很强。”杨庆文说，“武汉大学何光存教授和他的团队，在其中克隆出了抗稻飞虱的基因，育成了抗稻飞虱的水稻。稻飞虱是水稻种最大的病虫害之一，稻飞虱会吃掉水稻茎叶，同时它还携带病毒，会导致水稻感染条纹叶枯病、矮缩病等多种疾病。如果从这个角度，说它是水稻病虫害的良药，也无不可。”

从头驯化，重走祖先的道路

野生稻的故事，可以讲很多，也将会继续讲下去。

著名水稻专家、中国科学院院士李家洋，正在尝试对野生稻进行“从头驯化”。

人类用了千万年的时间，把野生稻驯化成了高产、美味、优质的口粮作物，“从头驯化”是否意味着要重走一遍千万年的老路。

其实大可不必，现代科技的发展，使得人们足以深入到肉眼不可见的微观世界，发掘千万年中的演化痕迹，从而找到最快捷的途径，获得我们想要的结果。

2021年，李家洋院士团队联合国内外多家单位研究人员，在《细胞》杂志上发表文章，通过组装异源四倍体高秆野生稻基因组，优化遗传转化体系，结合多维基因组学和多靶点精准基因组编辑技术，绘制了异源四倍体野生稻从头驯化的“蓝图”。

自然界中的野生水稻，有的有两套染色体，称为二倍体，有的有四套，称为四倍体。现代种植的栽培稻，是人类的祖先从二倍体野生稻驯化而来，用了千百年去改良它们的农艺性状，但也遗失了很多基因。而四倍体更加复杂，携带着更多的基因，尤其是其中的异源四倍体，具有天然的杂交优势，如果可以驯化它们，无疑将是一场革命性的变化。

这不是重复祖先的路，而是一条搭乘着科技快车的新路。

全球粮食危机从未消失，且越来越有加重的趋势，水稻作为食用人数最多的粮食之一，它的每一点进步，都对人类的粮食安全有着至关重要的作用。这片位于中国南端的野生稻种质资源圃里，就藏着水稻进化、种业振兴、粮食丰收的秘密，等待人们不断去挖掘和利用。

新京报记者 周怀宗

编辑 张树婧 校对 赵琳