Trends Plant Sci │浙大和中国水稻所——作物与杂草互作与进化基因组学进展与展望

浙江大学樊龙江教授团队携手中国水稻所郭龙彪研究员等科研人员，在国际知名学术期刊《Trends in Plant Science》在线发表综述文章“Genomic clues for crop-weed interactions and evolution”，对近年来杂草基因组以及作物与杂草互作与进化分子机制进展进行了综述，并提出了该领域重要科学问题和今后研究方向。

由于除草剂和化肥等大量施用，造成农田和作物严重污染。如何减少除草剂和化肥施用量，培育绿色超级作物品种（具备养分利用效率高、抑草能力强等特性）一直来是作物科学一个研究命题。通过基因组学途径，了解作物与杂草互作与进化分子机制，为当前一个重要研究前沿和热点。近年来，中外科学家联手展开研究，取得了一系列重要研究成果，包括我国开展的稻田杂草（稗草和杂草稻）、菟丝子等基因组学研究成果。

杂草与作物本是一家，野生植物、作物和杂草之间存在复杂的进化关系（图1）。作物驯化自野生植物（“草”），我们的祖先把许多“草”变成了作物。即使是农民非常讨厌的恶性杂草，也可以驯化成作物。例如稗草，也可以被驯化成不落粒的稗子（栽培稗），目前在印度、日本和我国都有种植（印度称为“Jungle rice”）。同时，作物内部也可能出现叛逆者，成为与作物争光争肥的杂草，成为人人喊打的草寇。杂草稻就是这样一个案例。

图1 野生植物、作物和杂草的进化关系（Guo等，2018）

作物驯化自野生植物，农田出现后，部分野生植物进入农田成为杂草；部分作物个体也可能发生去驯化过程，重新成为野生植物——杂草。“野生稻→水稻→杂草稻”便是上述进化过程的典型案例。

目前主要作物基因组都已测序完成，随着杂草基因组的破解，为我们了解作物-杂草竞争和杂草超强竞争力的分子机制提供了绝佳机会。近年来，一些重要作物-杂草互作分子机制被揭示，例如杂草化感、作物去驯化（杂草化）、寄生杂草跨界调控等方面。同时，这些研究为我们作物育种和遗传资源利用指明了方向。例如稗草合成化感化合物丁布抑制水稻生长，那么我们就可以培育对丁布不敏感（钝感）水稻——抑草稻或化感稻；杂草稻种子深藏稻田中，它能随着水稻播种而破土而出，发芽成苗快速，并最终能超过水稻。杂草稻种子强发芽势特征是目前直播水稻品种所缺乏的。杂草稻群体基因组的分析为找到相应功能基因提供了可能。

美国华盛顿大学Kennth Olsen教授和复旦大学卢宝荣、李霖峰教授共同参与该论文工作。中国水稻所郭龙彪研究员和浙江大学樊龙江教授团队邱杰博士为该论文共同第一作者，樊龙江教授为通讯作者。该研究工作得到国家和浙江省自然科学基金资助。

（樊龙江）