在玉米、水稻、小麦、大麦这四大谷物之后,全球产量排第五的谷物是高粱(Sorghum bicolor)。如今,高粱在中国南北都有广泛栽培,但它的主要种植地在中国北方,特别是东北地区。事实上,高粱已经成了东北乡村文化的重要象征。南方也并不是没有高粱。在江南地区,茎秆含糖较高的甜高粱是乡间常见的作物,人们管它叫“甜芦粟”,曾经是上海人最爱吃的零食之一。
在很长一段时间内,人们认为古籍中频频出现的“稷”就是高粱,然而后来证明“稷”指代的是粟(小米),此后还有人认为“粱”或“秫”是高粱,至少“蜀黍”应该是。根据分子生物学方面的研究,高粱来自非洲是确凿无疑的。5000年前,古埃塞俄比亚人驯化了这种耐热、耐旱的谷物。高粱得到驯化之后,主要沿东西两个方向扩散。在西路,高粱于大约3500年前到达乍得湖地区,居住在这里的班图人祖先由此开始农业生产。
班图人在公元前五世纪学会炼铁之后,很快从尼日利亚-喀麦隆一带出发,征服了东非和南非广大陆地,把高粱撒播到了他们征服的所有地区。在东路,高粱则在大约3500年前和御谷等其他非洲起源的作物沿海路到达印度,进一步丰富了印度的粮食种类,此后,大致在950年前的辽宋西夏时期,高粱从印度传入了中国。高粱从印度传入中国后,只用了100多年就在北方扩散开来,到元代已经成了农村的常见作物了。
起初,中国人和非洲人一样,种高粱的一大目的是供人食用。然而,尽管高粱米营养价值不低,特别是含有丰富的B族维生素,但是它的口感较差,比不上大米白面,产量也比较低,种植起来获利不丰。出于这些原因,最近几十年来,高粱的种植面积越来越少。如今,高粱在中国有两个主要用途,第一是做牲畜饲料,第二则是酿酒。如果你生活在中国的话,你可能没有吃过高粱,但是你基本上不太可能没有接触过高粱烧酒。
中国著名的白酒大多由高粱酿成,或至少含有部分高粱成分。饮酒对健康有百害而几乎无一利,不仅如此,酒精还会使人成瘾,难以戒断。现代医学表明,酗酒对人体的伤害甚至堪比某些毒品。因为历史悠久,烈酒和同样危害巨大的烟草在很多国家被网开一面,允许合法生产和售卖,但在中国,高粱对社会造成的总体危害,可能已经远远大于受到国家严厉管控的罂粟了。不过在分子时代的育种学家眼中,高粱却是一座宝藏。
高粱所在的禾本科大体可以分成势均力敌的两大支,其中叫“BEP”的一支包括了水稻和“四大麦类”(小麦、大麦、燕麦、黑麦),而叫“PACMAD”的另一支包括了高粱、玉米、甘蔗和所有的黍粟类作物(英文叫millets)。高粱所在的这支禾本科植物主要在热带、亚热带地区发展,高温的环境让很多成员演化出了一种独特的光合作用方式,能够在温度较高、阳光较强、气候干旱的情况下更有效率地利用空气中的二氧化碳合成糖类。
在植物生理学上,具有这种独特光合作用的植物叫“C4植物”(C是元素碳的化学符号),除此之外的大多数按普通方式进行光合作物的植物则叫“C3植物”。正因为高粱、玉米都是C4植物,所以才能耐高温、耐旱、耐瘠薄,在热带地区可以欣欣向荣,在温带地区的短暂夏天也能迅速生长、开花结实。虽然亲缘关系很近,但是C3植物(左)与C4植物(右)的解剖结构差别很大。
水稻、小麦这样的C3作物通过常规育种手段已经快要达到它们能力的上限,产量增加的空间已经不多了。如果想让它们的产量在未来再有大提升,非得深入基因组、从根本上改造它们的“体格”不可。育种学家因此设想,是否可以把C4植物的光合作用相关基因“转”到水稻、小麦体内,代替它们的C3基因呢?这样一来,它们的光合效率会更高,而且也能耐受高温和干旱,不仅产量会进一步增长,而且可以种到更多条件不好的田地里。
或许就在不久的将来,高粱就会开启农业新革命之门的钥匙,对人类的生存作出更大的贡献。