2020年8月北美SAT自然科学阅读文章解析:复旦大学教授下狠手，要让水稻野不过三代

2021年3月3日SAT School Day使用了2020年8月多套实验卷中的一套。去年8月在北美参加考试的同学中，只有极少数人见过这套卷子。

TD SAT教研组去年8月独家整理的8月北美考情回顾截图

其中，第三篇自然科学文章讲的是有关转基因作物和一种杂草之间杂交的新发现。据考生反映，本文难度较大，是整张卷子难度最大的一篇。关于这篇文章的相关信息较少，TD SAT教研组努力的为大家找到了文章出处，现在就带着大家提前学习一下相关内容，这套卷子日后也是CB重复使用的对象。

对付水稻田里野水稻的新方法

在水稻田里撒某种除草剂可能会把水稻跟杂草一起误杀。于是有人想了一个办法，生产一种转基因水稻，使水稻包含反该种除草剂的基因，这样就可以放心地向稻田里撒除草剂了。但是一般，撒某种除草剂的做法搞了没几年后，杂草可能就会变得也不怕这种除草剂。这是怎么发生的呢？第一种可能是，某种杂草发生了基因变异，变得其体内也具备了反该种除草剂的基因。第二种可能是，某种杂草虽然被称作weed，但是实际上是一种野水稻，和田里的水稻（学名叫cultivar，即栽培种，也就是domesticated rice）是近亲关系，两者会自然地进行杂交，杂交后，其后代体内就也具备了反除草剂的基因。

本文主要讨论第二种情况。有人可能会问：野水稻也变得不怕除草剂了，这有什么关系呢，它也是水稻啊，就让它长着呗，然后秋收的时候一起收割稻谷子，产量不更高了吗？况且野猪肉比普通猪肉还贵，野水稻的谷子价钱不更高吗？这是好事啊。

问题在于，野水稻长得再多再茂盛，人类都无法收割它的谷子。因为水稻体内都有一种叫SH4的基因，这种基因在栽培种（domesticated rice）体内呈显性的概率是10%，在野水稻体内呈显性的概率是100%。一旦植物体内的这种基因呈显性，植物就会发生“种子自然脱落”现象（seed shattering），即种子一成熟，就不在植株上再多呆一分钟，马上掉到地上来。人类是最不愿看到这种情况发生的，一粒一粒到地上捡落在地上的稻谷，那太费事了。必须种子熟了以后仍然留在植株上，等人类一大批一起收割，然后集中运到打谷厂去手工或用打谷机打谷子（thresh）。也就是说，seed shattering，对植物自身的繁衍传播非常有利，对人类非常不利。所以古代人类在众多野水稻中挑选驯化的稻谷，其中很重要的一条，就是：凡是会seed shattering的水稻，一律不要。

中国南方以水稻为主要农作物，水稻田里的野水稻通过和水稻栽培种杂交而变得也不怕除草剂，这种事情频频发生。这个问题一直困扰着中国南方的农民。复旦大学的一位陆教授有了一个创新的设想，就是在已经加入防除草剂基因的转基因水稻中，再加入一种防SH4的基因（SH4 Silencer），这样野水稻在和水稻栽培种杂交后，生出的后代虽然不怕除草剂了，但是也同时不大会出现seed shattering了。此前的实验已经表明，给水稻栽培种加入该种防SH4的基因，对水稻栽培种并不会产生影响（以每植株谷粒数、每植株谷粒总重量、谷粒发芽率、存活率等指标来衡量）。

野水稻后代的种子不再自然脱落，它就跟栽培种差不多了。人们在收获季节可以把他们的种子一起收割带走，这样，这些野水稻后代基本上也就无法在田里进一步传播繁衍了。也就是说，基本上，野不过二代。

为了验证自己的想法，陆教授就开始做实验。他让一株携带SH4 Silencer的水稻栽培种和一株野水稻杂交，生出多株后代后，再让这些后代与后代进行交配，产生出第三代（这是为了模仿田地里可能出现的情况）。然后检验二代和三代植株体内的SH4基因情况，发现其SH4 呈显性的概率降到了约10%（与水稻栽培种接近）。将掉落到地面的谷粒数除以植株强壮度，算出来一个“种子自然脱落指标数”（seed-shattering index），发现这个指标数也大幅下降，说明二代和三代野水稻，发生种子自然脱落现象的概率也大幅降低。

以上实验的结果表明，复旦大学陆教授的想法是可行的。陆教授的做法，可以概括为“为了除掉野水稻而驯化野水稻”（domesticating weeds in order to destroy them）。这种做法得到推广后，长远效果是，以后水稻田有可能完全不用撒除草剂了，因为田里所有的野水稻都会被驯化成可以收割谷子的水稻了。

此外，人们可以合理地期待，既然这种在水稻中引入“反除草剂+反种子自然脱落”双重基因的方法可以用来对付水稻田里的野水稻，那么将来也可能可以用来对付小麦田的野小麦、高粱地的野高粱。

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