植物驯化开启文明大门，种子故事等你来听

植物驯化开启文明大门，种子故事等你来听

在人类发展的漫长历史中，源自植物的粮食作物也经历了人工驯化和基因突变的曲折过程。植物种子的驯化过程是怎样的？为什么种子被视为农业的“筹码”？如何保护和开发其背后的遗传资源？ 《 TALK》是一个致力于“发现创造力”的讲座平台。请听复旦大学生命科学学院生态与进化生物学系卢宝荣教授在《创造TALK》中讲述种子的故事。

卢宝荣教授致辞

“植物驯化打开了文明之门”

在漫长的历史长河中，所有的生命都必须完成两件事：第一，必须生存；第二，它必须完成。其次，它必须繁殖。俗话说，民以食为天。不仅人类依赖食物，所有生命都必须获取能量。没有能量，生命就无法生存和延续。

在远古时代，人类为了生存和繁衍，顽强而艰苦地生活着，与一切大型动物搏斗，想方设法捕猎，挤在一起取暖。一万年前，世界各大洲都发生了一个重要的里程碑事件，那就是植物驯化。什么是植物驯化？简单来说，植物驯化就是人类通过人为干预将野生植物转化为栽培植物的过程。

可以说，植物驯化打开了人类文明的大门。而且，由于不同地区、不同时期驯化了不同的植物，也孕育了不同的文明。比如古巴比伦文明是由小麦和大麦支撑的文明，我们中华文明是由稻米和小米支撑的文明，墨西哥古代玛雅文化是由玉米支撑的文明。没有植物驯化，人类文明就不可能存在。

在人类文明进程中，植物驯化不仅创造了我们的主要食物，更重要的是，它还创造了不同的文化。在中国，稻属于吴越文化，小米属于中原文化。小麦通过丝绸之路传入中国，代表了西域文化。因此，中国是一个多元文化荟萃的地方。

植物驯化的过程不仅给我们带来了主食，还创造了多样化的食物，包括水果、蔬菜、坚果以及各种调味品。

水稻的祖先叫普通野生稻

“谷子的祖先是狐尾草”

浙江省余姚市有一个地方，叫河姆渡。在古代，那里种植着一种非常重要的农作物，那就是水稻。

水稻属于禾本科。禾本科中有一个小科叫Oryza，野生稻有20多种，分布在世界各大洲。我们的祖先非常幸运地选择了一种野生稻，并将其培育成今天的栽培稻。目前，栽培稻的品种很多。世界上约有15万种不同的水稻品种，资源十分丰富。

水稻的祖先被称为普通野生稻。野生植物的一个重要特征是它们的种子成熟后会落入土壤中。这是为什么呢？因为野生植物的种子必须自我繁殖。如果种子成熟时仍挂在树枝上而不脱落，就无法繁殖。种子只有落入土壤，才能发芽、生根、长成植物、结出果实。这对于植物来说非常重要。然而，这对我们人类来说是非常不利的，因为所有的种子都落入土壤中，我们无法收获它们。

非常巧合的是，在许许多多的植物中，有一两株植物发生了基因突变，导致它们的种子成熟时不掉落。我们的祖先收集它们并将它们种植在他们的家附近。结果，这些野生物种慢慢被驯化为驯化的栽培物种。

水稻是非常重要的粮食作物，也是中国对世界做出巨大贡献的植物品种。水稻起源于大约一万年前。最早的野生稻只有很少的种子。在后来的驯化过程中，逐渐变成了今天这样硕果累累的稻米。稻米不仅为我们提供了主食，还创造了稻作文化。我们用大米制作各种食品和饮料（如米酒），形成了独特的中国饮食文化。大米的生产过程还衍生出了许多汉字、词语和成语，如“精”、“翠”等。与稻有关的书法、绘画、诗歌等艺术丰富了中华文化和人们的精神世界。

在植物驯化的过程中，发生了许多意想不到的有趣的事情。比如我们今天吃的西瓜又大又甜，但野生西瓜却很小，里面有很多籽，味道很不好；未驯化的香蕉看起来有点像秋葵，味道很涩；野生西瓜味道很涩。胡萝卜是无味的根，不是今天的橙红色、美味又甜。

例如，小米（也称为玉米）的祖先是我们今天常见的狐尾草。在驯化过程中，狐尾草的体积增大了100多倍。它原来的种子很小，呈梭形；现在它们更大更圆了。

小米是中华文明史上非常重要的农作物。我们常说的“江山社稷”，“稷”就是指小米。由此可见，小米对于中国古代国家的安全稳定有多么重要。

此外，玉米的祖先被称为类蜀黍。它的耳朵（现在的玉米棒子）非常小。整个耳朵比人的小指更薄更短。每穗只能结5到7粒种子。然而，经过人类的驯化，它的雄性耳朵已经变成了一根大玉米棒子，粗如前臂，长一尺多。它已经从只生产几粒种子发展到数百甚至数千粒种子。种子。

狗尾草被驯化为小米，体积增大了100多倍

“遗传资源有多重要？”

在植物驯化过程中，经过人类培育形成了各种基因类型，我们称之为遗传资源或种质资源。

所谓遗传资源，实际上是指每个种子所含有的有价值的性状（如种子大、种子多、抗倒伏等）和品质（如味道、营养、蛋白质含量等）。遗传资源有多重要？让我们分享两个关于基因的故事。

第一个故事涉及农作物的“矮化基因”，也称为“绿色革命基因”。 20世纪60年代初，二战结束后不久，有大量浪费等待处理，人口增长很快，粮食增长遇到瓶颈。由于粮食增长跟不上人口增长，世界面临着严重的粮食短缺和饥饿威胁。

这时，以诺曼·博洛格（ ，1914-2009，挪威裔美国遗传学育种家）为代表的育种专家想到了解决问题的办法。过去，农作物品种长得很高，收不到种子，所以这组科学家给农作物引入了“矮化基因”，让高大的植物变成矮小的植物。

将农作物变矮有什么好处？首先，如果作物太高，风一吹就会倒伏，因此矮生植物的抗倒伏能力较强。其次，茎过高，会导致粮草​​比例分配不当，产生大量茎叶（草）和少量种子（粮），导致无法增产。提高粮食（种子）的产量，将高大的作物变得矮小可以改变这种状况。第三，矮化作物可以提高“收获指数”，即收获更多的植物种子，种子产量增加。

由于如此微小的基因变化，许多粮食作物品种都得到了改良，包括水稻、小麦、玉米等作物，从而解决了全球数十亿人的吃饭问题。这一重要贡献也为诺曼·博洛格赢得了1970年的诺贝尔和平奖。这项拯救了全世界无数饥饿人口的伟大举措被称为“绿色革命”。

第二个故事是关于我国杂交水稻的。说到杂交水稻，大家都会想到袁隆平先生。袁隆平和他的研究团队在20世纪60年代做了什么开创性的事件？

他们将来自中国海南岛的一种常见野生稻的雄性不育基因转移到栽培稻中，使栽培稻具有雄性不育性状。形成了水稻雄性不育系、雄性不育维持系、雄性不育恢复系三个体系，探索了杂交水稻规模化制种方法，大幅度提高了水稻产量。这就是一个小小的雄性不育基因带来的杂交水稻革命。

在人类文明史上，三个基因影响了谷类作物的驯化和传承改良过程。第一个是控制种子落粒的基因。破碎基因的突变和无意识的选择，给人类带来了一个新的世界，打开了人类文明的大门。第二个基因是“绿色革命基因”，第三个基因是中国杂交水稻雄性不育基因。可见，遗传资源对于人类的生存和发展以及整个文明进程发挥着非常重要的作用。正如“时代典范”、复旦大学教授钟阳生前所说：“一颗基因为国家带来希望，一粒种子造福万千人民”。

矮人基因引发的“绿色革命”

《我们为什么要研究青稞》

在众多的粮食作物中，我最喜欢的作物是青稞。

钟阳教授生前对西藏青稞进行了大量研究。他带领团队走遍最偏僻、最荒凉、最困难的地方，采集了许多青稞种子。他不幸去世后，我们接手了他的重担，继续我们的研究。目前，复旦大学、西藏大学、西藏农牧科学研究所的专家正在联合研究青稞，希望挖掘其遗传资源造福人类。

青稞是青藏高原的主要粮食作物。你知道什么是青稞吗？其实青稞就是大麦。您可能会感到惊讶，但青稞也是禾本科大麦属的农作物。青稞的一个特征是在穗轴的节上并排生长三个小穗。我们称它们为“三小穗”。青稞与普通大麦不同，因为当它成熟时，里面的种子会离开外皮（也称为外稃和外稃）而暴露出来。因此，很多人把青稞称为“裸青稞”，因为它没有“衣服”，没有涂层；而我们常见的大麦，因为外面披着一层“皮衣”，所以也被称为“皮大麦”。

青稞是西藏非常重要的粮食作物，但目前也面临一些问题。例如，许多古老的农场品种已经消失。由于缺乏保护，这些古老的农场品种逐渐被遗忘，农场品种所蕴含的遗传资源也随之流失。事实上，有些遗传资源一旦丢失就永远无法恢复。另一个问题是品种的退化。一些好的品种，如紫青稞，营养丰富，在传统品种中特别美味。不过，或许是因为长期被忽视，它已经变质了，紫色也渐渐褪去。因此，研究青稞，积极开展科技援藏、科教援藏，是非常有意义的。

最后我想说，遗传资源是如此重要。它们是培育优良种子的基础，关系到国家的生态安全，关系到我们的未来，是科技的必争之地。种子是农业的“筹码”。我们要保护丰富的遗传资源，依靠高新技术提高育种技术和能力。只有这样，才能化解粮食安全可能引发的危机，把饭碗牢牢掌握在自己手中，实现社会可持续发展，真正实现中华民族的伟大复兴。