填饱你胃的那一碗白米饭

大美科学 2019-01-23

　　十几年前，去到南方求学的我，无论如何也理解不了同学从偌大的一个木桶里盛出满满一碗米饭，吃完一脸的满足；而他们也同样疑惑地看着啃馒头的我，惊讶地问“你不吃饭吗？”为了避免他们不吃饭的质疑，我入乡随俗，适应餐餐白米饭的生活，当然另外的原因是，食堂里不管荤菜、素菜，米饭是标配，而馒头不是。

　　当一种作物成为食物本身的代名词，餐餐不进食让人感觉少了些什么时，其重要性可想而知。

　　米源于稻，大约在一万年以前，野生稻从野草里被发现，并驯化栽培，而现在水稻已经是仅次于玉米、单产第二高的作物。它作为餐桌上的主食，养活着世界上最多的人口。虽比不上小麦磨成粉变成花样繁多的面食，但它加工简单，只需脱壳成一粒粒晶莹的米粒，只需量米、淘米、盛水、关盖简单几步，短短几分钟，一锅香喷喷的米饭就可以满足你胃，而这周而复始的日常，就逐渐演变成了刻骨铭心的家的味道。

　　当然大米除了可以做成各类米饭之外，也有各类吃法，粥、米线、汤圆、米酒、锅巴，等等。

　　米

　　水稻起源地之争？

　　关于稻的起源争议已久，生物学界、考古学界先后投入了水稻起源中印之争的“大战”中。

　　首先点燃战火的是瑞士植物学家阿方斯·德康多尔（Alphonse L.P.P. de Candolle, 1806–1893），他在著作《栽培植物的起源》中指出虽然印度栽培水稻的时间要晚于中国，但印度发现了很多野生稻，因此印度是水稻的起源地。

　　另外他认为欧洲很多语言中“稻”（同时也是“米”）这个词的由来都是来自梵语vrīhi，这不仅反映了水稻从印度西传的过程，而且也在暗示它起源于印度。

　　19世纪瑞士植物学家阿方斯·德康多尔（Alphonse L.P.P. de Candolle, 1806–1893）。他本来学的是法律，但因为父亲是一位著名植物学家，从小的耳濡目染最终还是让他子承父业。

　　在学界鼻祖的影响下，19世纪—20世纪前期很长的一段时间里，水稻起源于印度成为学界的主流观点。

　　1926年，中国水稻研究的奠基人、中国科学院院士丁颖在中国发现了野生稻，之后提出中国才是稻原产地的观点，稻的起源“战争”由此拉开帷幕。丁颖强调，印度栽培的稻以籼稻为主，但中国却籼稻、粳稻俱全，品种的多样性强是栽培稻老家在中国的强有力证明。

　　中国现代稻作科学主要奠基人，农业高等教育先驱：丁颖

　　虽然这个观点在国际上产生了一定影响力，但仍无法撼动水稻印度起源说主流观点的地位。此时，由于考古的更多发现，水稻起源争论的接力棒传递给了考古学家。

　　《耕织图》：插秧

　　20世纪60—80年代，中国和印度新挖掘的遗址中均发现了不少史前稻遗存，与此同时，在日本、泰国也发现了一些古老的稻遗存。一时间，水稻起源成了中、印、日、泰“混战”。

　　经过考古学家冷静分析，各证据显示中国的稻要明显早于其他国家，20世纪末考古学界基本上达成了共识：稻在中国最先驯化，后来才传到印度。

　　河姆渡遗址中出土的稻谷颗粒，有些还十分完整。

　　图片：yongzhentang.com

　　万年仙人洞与吊桶环遗址

　　21世纪初，分子方法的应用让这场起源“战争”重新进入白热状态。有生物学家指出稻并不是单一起源的作物，虽然粳稻起源于中国，但籼稻却起源于印度，二者分别独立地由相应的野生稻驯化的观点一度占据了上风。然而，主张稻的单次起源的学者也不示弱，指出决定某些驯化性状的基因序列在籼稻和粳稻中几乎一样，强烈暗示了水稻只被驯化了一次。

　　2011年和2012年，国际上先后有两个研究组开展了更大规模、更严密的DNA研究，最后得出的结论是稻最早起源于中国南方，先出现的是粳稻，后来在向印度传播的过程中从野生稻那里获得了籼型基因，才逐渐转变成籼稻。这样一来，在这个分子战场上，中国暂时也取得了胜利。

　　粳稻（左）与籼稻（右）所产米粒外形上的比较

　　2018年4月25日，由中国农科院作物科学研究所、国际水稻研究所等多家机构一项最新研究却表明，籼稻的起源要比之前认定的更为复杂。利用更新的测序技术测定了3024份栽培稻的全基因组，通过数据处理和9段关键基因序列比对，发现籼稻样品至少有1段基因序列与粳稻差距很大，这表明它有独立于粳稻的来源。关于水稻起源的争论还将继续。

　　直立、种子不散落使水稻成为了一种成功的农作物。

　　虽然“战争”还未完全结束，但回到议题的初衷：也不过是生物学家希望通过确定作物起源，最终可以改良作物品种，提高产量和品质。

　　经过了大约1万年的驯化，水稻产量与品质逐渐提升。如果要提水稻的创新研究，就不得不提中国工程院院士袁隆平。

　　袁隆平与杂交水稻

　　袁隆平

　　袁隆平一生追求的梦想：杂交水稻覆盖全球。如今，杂交水稻已推广到全世界20多个国家和地区，不仅解决了中国人的温饱问题，保障了国家粮食安全，也为世界和平和社会进步树立了丰碑。

　　经历过饥荒的袁隆平，他立志用农业科学技术解决粮食增产问题。1964年，他在籼稻田中找到了一株奇异的“天然雄性不育株”；1970年，在海南寻到不育野生稻，并命名为“野败”；1973年，籼型杂交水稻实现了“三系”配套成功；到1995年，两系法杂交稻研究取得突破进展；1998年超级杂交稻研究被列为国家“863计划”重点项目……；2017年，超级杂交水稻百亩示范片测产验收，平均亩产达1152.3公斤，最高亩产达1209.5公斤，再次刷新了世界纪录。

　　植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常，不能产生有正常功能的花粉，但是其雌蕊发育正常，能够接受正常花粉而受精结实。

　　除了杂交水稻之外，袁隆平致力攻克的另外一个难题是“海水稻”的研发，2017年，开始在白泥地实验基地进行耐盐碱水稻筛选，研发主攻方向集中在杂交稻的配种育秧上。2017年9月，其中一个选育品种小面积测产最高产量达每亩620.95公斤。2018年6月，他带领的青岛海水稻研发中心团队在迪拜热带沙漠实验种植水稻取得成功，测产最高亩产超过500公斤。这是全球首次在热带沙漠实验种植水稻取得成功，为沙漠地区提升粮食自给能力、保障全球粮食安全和改善沙漠地区生态环境再添“中国贡献”。

　　在“海水稻”取得阶段成功、备受瞩目的同时，质疑争议接踵而来。“海水稻”与海水毫不沾边，名不副实？大批良田都得不到充分利用，在产量低、种植难度大的盐碱地试验价值何在？“海水稻”耗费大量淡水资源？

　　水稻试验田

　　但每一项科学成果，总会在不断探索、试错中产生；创新总与争议并行，从而促进了科技进步。相信在未来，通过不断观察、实验、探索，一定能找到了改变全人类粮食问题的另一种“可能性”。

　　“巨型稻”，能否载起稻穗的未来？

　　稻穗“压弯了枝头”是幅美景，“瘦弱的”稻秆恐不能承受稻穗重量的无限增加，矮秆稻产量创新好似要遇瓶颈。寻找生物量更大的水稻品种就成为稻米生产发展的必然。“巨型稻”便应运而生。

　　巨型稻

　　中国科学院亚热带农业生态研究所在现有优异种源的基础上，运用突变体诱导、野生稻远缘杂交、分子标记定向选育等一系列育种新技术，研发出2米左右的巨型稻，它具有株形高大，集散适中，叶挺色深，光合效率高，茎秆粗壮达到18.5毫米，抗倒伏，抗病虫害，耐淹涝。

　　巨型稻有自己独特的种质材料优势，但亩产离水稻亩产世界纪录还有一段差距，农民采用大众化的种植管理方式可以轻松种出850公斤水稻。同时巨型稻株形高大，稀植，叶茂且冠层高，这就为蛙、鱼和泥鳅等稻田养殖动物提供了良好的栖息环境，具有适宜种-养结合的优势。水稻新品种的研发，种养模式的试验，无论是高产稻还是巨型稻，都在探索水稻发展和农民生产的新途径。