「秈（xiān）米」和「粳(gěng)米」，我們都熟悉的兩種日常大米。秈米外形修長，多產於長江以南，如中國香米、貓牙米等；而粳米短而寬，多產於長江以北，典型代表是東北大米、珍珠米等。在以農立國的中國，先秦時期即以稻為飯食，秈粳兩種米更是從漢代以來就為人熟知，並在兩千多年當中撐起了中華民族的「米袋子」。
左為秈米，右為粳米
而在專業的水稻研究領域，秈稻和粳稻的關係卻在近九十年間爭論不休，尤其是對於秈稻和粳稻在種植地理分布，起源和親緣關係上說法不一。主要焦點源自1928年，日本學者加藤茂範根據稻種的形態、雜種結實率及血清反應，將「秈」、「粳」栽培稻種分別定名為印度型亞種和日本型亞種並沿用至今。
然而這種分類法既忽視了中國2000多年前已有的分類和定名，也沒有反映兩者的親緣關係、地理分布和起源演化過程, 反而容易形成兩種水稻分別起源於印度與日本的誤導。為此，我國老一輩著名水稻專家丁穎先生把秈稻定名為秈亞種（Oryza sativa L. subsp. Hsien Ting），粳稻定名為粳亞種（O. sativa L. subsp. Keng Ting）。儘管只是一字之差，但其科學內涵卻截然不同。這種爭議在國內外一直存在，讓事實變得更為撲朔迷離。如有的蘇聯學者稱粳稻為中國日本型，國際水稻研究所品種資源學家張德慈（T.T. Chang， 亞洲水稻綠色革命的領軍者）則稱「日本型」亞種為中國型亞種（Sinica）。
直到2018年夏初，當秈粳兩個漢字出現在國際頂級科學雜誌《自然》上時，至少從生物科學理論領域，相關爭議第一次有了標準答案，代表著全球農作物領域的專業研究者有了科學上的共識。
研究表明：秈和粳應屬於兩個不同的亞種。由此秈亞種和粳亞種的命名與起源也得以確認，這讓科學家能夠更容易地找到它們的原始栽培類型和野生近緣種，並利用這些遺傳資源來改良水稻，提高產量和品質。
不只是秈粳：亞洲稻種20,000基因家族全釐清
秈和粳屬於兩個亞種的研究結果，無疑打破了過往歷史錯誤命名造成的地緣認知與爭議，也從側面印證了2011年，史丹福大學、紐約大學、聖路易絲華盛頓大學和普渡大學的聯合研究成果證明的觀點：野生稻米在12000年前開始種植，而馴化發生在10000年前的中國長江流域。而這次《自然》雜誌上的秈粳正名，背後則是「3000份亞洲栽培稻基因組研究」項目的階段性總結。
該項研究由中國農業科學院作物科學研究所黎志康教授牽頭，聯合華大基因、國際水稻研究所、上海交通大學、深圳農業基因組研究所、安徽農業大學、美國亞利桑那大學等16家單位共同完成。項目組對全球89個國家和地區的3010份水稻種質，包涵了全球78萬份水稻種質約95%多樣性的核心種質範疇，進行了多樣性解析與優異基因的高效挖掘。
基於大量稻種重要進化相關基因的單倍型和泛基因組分析，證明了秈稻攜帶的很多基因不存在於粳稻中，粳稻的很多基因也不存在於秈稻中。由此，研究者們首次提出了秈、粳亞種的獨立多起源假說， 並恢復使用秈（Oryza sativa subsp. Xian）、粳（Oryza sativa subsp. Geng）亞種的正確命名。
這個研究成果只是亞洲栽培稻群體的結構和分化研究工作中的一小部分——以中國科學家為主的團隊不僅揭示了亞洲栽培稻種質間存在的大量微細結構變異， 更確定了全球首個近於完整的、高質量的農作物——亞洲栽培稻的泛基因組，包括12770個（62.1%）比較古老的核心基因家族和9050個（37.9%）分散式基因家族。這將為水稻全基因組分子設計育種提供足夠的基因來源和育種親本精確選擇的遺傳信息，為培育高產、優質、多抗水稻新品種奠定堅實的基礎。
為30年後人類糧食安全提供保障
作為全世界最重要的糧食作物之一，預計到2050年，全球稻米產量必須增加1倍方可滿足人口增加的需求。 此外，我們也需要更多高產、優質、多抗的水稻新品種來抵禦未來全球氣候變化。 集合全球之力去進行水稻基因組研究正源於這種預見與責任。
在以往，水稻新品種選育通常採用傳統的田間篩選方式，需要先進行一批次的種植，進行結果收集比較，然後再種幾個世代進行進一步的觀察篩選；而全基因組分子育種則是在不改變這種篩選邏輯的情況下，通過水稻性狀相關功能基因組信息大數據的精準設計，從外在的觀察、比較，一步跨越到內在的「讓基因說話」，根據需要控制好育種方向與結果，大大減少了田間工作量與育種篩選時間，最終極大地提升了效率。
現在，3010份精細「歸類」的水稻種質已植根40家國內科研單位、高校和育種單位，正從更高產、抗病蟲、抗逆等維度全面助力水稻全基因組分子育種，不僅為國家， 而且為全球糧食安全提供重要的理論與實踐支持。此項研究全面展現了中國農業科學在重要作物基因組研究方面的世界領先優勢。
基因力量扛起中國與世界的「米袋子」
對中國基因行業而言，像3000份亞洲栽培稻基因組研究這種國際間的科研大協作項目已是常事。如在2017年，華大就與法國研究與發展研究所（IRD）、美國喬治亞大學、德國植物遺傳和作物研究所等34家單位一同「組隊」，成功完成了珍珠粟全基因組測序及近千個品種的重測序研究。 該工作將極大加速非洲和亞洲區域的珍珠粟高產新品種選育。
在中國，水稻是重要的糧食來源，更是基因科學的關鍵陣地。早在2002年華大就與10家研究機構一同測出了秈稻亞種的基因組序列，這也是當時繼人類基因組之後完成測序的最大的基因組。
2011年，華大又針對栽培稻和野生稻基因組進行了大規模的遺傳變異分析，為深入挖掘水稻重要農藝性狀基因及促進水稻分子育種改良等研究提供了寶貴的數據，讓「米袋子」的經緯變得更加緊密。
這種積累，是華大能在3000份亞洲栽培稻基因組研究項目中， 與農科院、國際水稻研究所作為共同發起者的基礎，而這些重要農作物基因組研究工作的大規模開展，也讓華大的基因組學技術在農業新品種培育領域發揮更大威力。
現在，華大已建立了高通量基因功能鑑定平臺和分子育種技術服務平臺。華大可針對重要農作物基因組進行研究分析，繪製基因組圖譜、構建遺傳圖譜，挖掘重要基因，並在此基礎上保存國內外重要農作物核心種質資源，建立基因型、表型資料庫，形成以大規模基因挖掘、高通量基因功能鑑定、全基因組指導的分子育種技術為主的農作物育種核心技術體系。從基因組研究到分子育種產業化，華大產學研結合的發展模式正不斷實現。
責任編輯： 3858NCY-BD