看了小麦的升级之路,才知道现在的粮食得来不易

作者: 刘夙

来源: 物种日历

发布日期: 2020-08-14

本文详细介绍了小麦作为主要粮食作物的历史背景、演化过程、育种进展及其在中国的发展历程,强调了小麦在人类文明中的重要性及其育种技术的挑战。

在今天,水稻、小麦和玉米是中国产量最高的三大粮食作物。其中,每年收获的玉米很大一部分都用来喂牲畜或做工业原料了,因此仅就中国人直接食用的主粮而言,水稻和小麦在中国的冠亚军地位是无可撼动的。

小麦并不是原产中国的作物。事实上,和水稻的部分品种起源于中国不同,小麦压根就不是中国原产的植物,而是一种地地道道的西方作物。小麦有广狭两义。取广义时,它是禾本科小麦属中6个种的统称;取狭义时,它是其中栽培最广、产量最高的普通小麦的简称。

传统上,小麦属就只包括这6个种,但最新分类学研究表明,小麦类与近缘的山羊草类有分不开的密切关系,两者理应合并。合并后,小麦属就“扩张”到有大约33个种。

普通小麦的野生祖先之一,是大部分细胞只有两套染色体(所谓“二倍体”)的乌拉尔图小麦。最早在大约46万年前,乌拉尔图小麦与山羊草类中的拟山羊草发生天然杂交,形成了大部分细胞有四套染色体(四倍体)的圆锥小麦。而最早在大约30万年前,最迟在大约7万年前,在外高加索到伊朗北部里海沿岸,野生圆锥小麦再与山羊草类中的节节麦发生天然杂交,就形成了大部分细胞有六套染色体(六倍体)的普通小麦。

对植物来说,这种从二倍体变成四倍体、六倍体甚至更高倍性物种的“多倍体化”过程,是演化中极为常见的现象。事实上,现存的大部分被子植物本质上都是多倍体,即使那些看上去像二倍体的植物,它们的每套染色体往往也都含有很多重复基因。这些植物的配子其实之前也含两套染色体,后来这两套染色体渐渐出现显著差异,才看不出来是两套、好像只有一套罢了。

在大约1.2万年前人类进入农业时代之后,一粒小麦、圆锥小麦和普通小麦很可能分别由不同的族群驯化,再随着这些人群的相互交往而扩散到更广的地区。然而几千年过去,一粒小麦几乎没人种了,圆锥小麦还有一定的栽培面积,普通小麦却成了栽培最广的种类。为什么普通小麦能在这场麦种竞赛中胜出?就是因为它的倍性最高,对环境有更强的忍耐性(特别是更耐寒)。

一直要到大约5000年前,普通小麦才沿着史前的“青铜之路”向东传入中国。在这前后的上千年间,陆续传入中国的还有大麦、黄牛、绵羊、山羊和马等重要作物和牲畜,另外还有青铜冶炼、车轮制造等重要的技术发明。这些西来的“技术包”(特别是青铜冶炼)极大地提升了东亚地区的生产力水平。

尽管中国人很早就获得了这个西方传来的技术大礼包,但用了大约三千年时间才把它彻底消化——因为小麦拖了后腿。

小麦习惯地中海周边冬春两季温和多雨的气候,一直不太适应东亚的温带季风气候,春季的干旱对它尤其致命。所以一直到秦代,小麦都只能种在灌溉比较容易的河岸地带,栽培面积有限,产量也不高。直到汉代以后,政府大力修建水利工程,改善了离河较远的旱地的灌溉条件,小麦才逐渐普及开来,把麦粒磨成面粉食用的“粉食”法也随之在中国北方普及开来。

近一百多年来,小麦的育种取得了很大进展,今天的品种在抗病、矮秆、高产等方面都有很大提高。去年,我国首次发布了超强筋小麦品种。然而,比起基因育种搞得有声有色的玉米和水稻,小麦的基因育种却比较落后,这又和它是多倍体有很大关系——要想进行基因育种,首先就得了解作物的基因组。普通小麦拥有六套染色体,一来测序工作量繁重,二来会受到大量重复基因的干扰,不易拼成正确的基因组序列。

当然,这些终归都是可以克服的问题。

我们现在对这套西方传来的“技术包”还处在艰难消化的阶段,难免会有许多水土不服的问题——比如对基因育种技术心存恐惧和质疑。但问题也来了:消化这套最新的“技术包”,到底还要多少年呢?

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