玉米“修煉記”

單少杰

你喜歡吃玉米嗎？玉米的做法很多，可以蒸著吃、煮著吃、烤著吃還可以做成爆米花、煮成玉米粥。如今，玉米產(chǎn)量已經(jīng)超過了小麥和水稻，在世界農(nóng)作物中坐上了頭把交椅。今年7月份，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽基地科研玉米被盜一事在網(wǎng)上引起了廣泛的討論。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)那些被盜的玉米棒子為什么會(huì)引起軒然大波呢？今天就讓我們來好好講講玉米“修煉記”。

找不到祖先的玉米

在很久很久之前，久到我們的祖先還是原始人的時(shí)候，世界上還沒有大米、黍子、玉米這樣的農(nóng)作物，有的只是一些能結(jié)籽的雜草。機(jī)緣巧合之下，人們發(fā)現(xiàn)這些雜草的種子居然能吃，只是吃起來不太方便，比如種子容易掉落、不夠飽滿等。于是，他們就開始注意收集那些好吃、方便吃的種子，然后再播種到地里，從收獲的新種子里再挑選符合他們心意的種子。如此周而復(fù)始，這些雜草也就一點(diǎn)點(diǎn)地被人類馴化，變成了今天挺拔茁壯的農(nóng)作物。

可以說，每一種農(nóng)作物都有一個(gè)“雜草”祖先。通過研究，科學(xué)家們已經(jīng)找到了小麥、水稻的祖先，但科學(xué)家至今不能確定玉米的祖先是什么。有的科學(xué)家認(rèn)為，玉米的祖先跟小麥、水稻的祖先類似，是一種原始有稃野生玉米（稃是指小麥等植物的花外面包著的硬殼）。這種玉米的種子上有殼，玉米棒外面的苞葉不多，吃起來既不好吃也不方便，而后人通過不斷篩選、改良，才讓它變成了今天的樣子。

還有的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，墨話哥有種大芻草和摩擦禾都和玉米長得很像。特別是大芻草，當(dāng)?shù)厝硕冀兴鞲缬衩?。玉米就是它們共同的祖先孕育的。不過有些科學(xué)家則認(rèn)為，玉米的祖先是一種原始野生的大芻草，這種大芻草跟現(xiàn)在的大芻草類似，只不過它們種子熟了容易掉。于是，美洲土著人就主動(dòng)去收集、種植那些不容易掉籽的，最終培育出了現(xiàn)代玉米。

也有科學(xué)家認(rèn)為，大芻草確實(shí)可能是玉米的祖先，但它不是被人們培育出來的，而可能是因?yàn)楹?、病毒、支原體或半知菌類的作用，發(fā)生了異常突變，讓大芻草在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了很大的突變，產(chǎn)生了很多突變后代，其中一種因?yàn)榭梢猿?，才被美洲土著人青睞，進(jìn)而被培育成了今天的玉米。

這些觀點(diǎn)都各有道理，但是誰都沒有有力的證據(jù)支撐自己是完全正確的。所以，玉米的祖先究竟是什么，科學(xué)界的爭論一直都存在。爭議雖在，但玉米就是在美洲土著人的手里變得神奇起來。15世紀(jì)末，哥倫布發(fā)現(xiàn)了美洲大陸后，玉米跟隨他一路來到歐洲，并迅速在世界范圍內(nèi)受到廣泛歡迎。

改造玉米的一百種方法

玉米雖然這么受歡迎、種植面積這么廣，但它也不是完全沒有缺點(diǎn)，比如有的玉米不抗病、不抗風(fēng)，有的不耐儲(chǔ)藏，有的特別嬌氣，在貧瘠、干旱的地方難以成活，這些都需要玉米繼續(xù)“修煉”。

條條大路通羅馬，普通玉米變成品質(zhì)優(yōu)良的玉米的“修煉”方法也不止—條。最常用也是最原始的就是雜交育種技術(shù)：如果你想要—棵又高又多產(chǎn)的玉米，只要找到—棵很高的玉米，再找—棵多產(chǎn)的玉米，讓它們之間授粉，結(jié)出的種子就有可能種出又高又多產(chǎn)的玉米。為什么是“有可能種出”呢？因?yàn)殡s交育種技術(shù)并不能保證你需要實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)一定能被后代遺傳到，而且為了驗(yàn)證是否成功地實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的，只有把種子種下去，等它結(jié)籽了才知道，所以雜交育種技術(shù)的效率特別低。

不過，如果已經(jīng)有了一棵又高又多產(chǎn)的玉米，想培育出更多又高又多產(chǎn)的玉米，那么可以用單倍體育種技術(shù)。它是用花粉、胚株等只有一套染色體的植物組織器官，通過染色體加倍方法制造一個(gè)染色體完整的植物組織細(xì)胞，進(jìn)而培育出一株新的玉米。單倍體育種技術(shù)可以讓優(yōu)質(zhì)的基因組合在后代里不分家，保證了好品質(zhì)的傳代。而且，配合雜交育種技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)玉米的高效培育。但是，這種技術(shù)還有一定的隨機(jī)性，因?yàn)槲覀儾荒艽_保我們想要的基因百分百還存在，那還有更有效的辦法讓玉米“升級”嗎？

當(dāng)然有！現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展讓我們對基因有了更深的認(rèn)識，也有了更多操縱基因的方法。成本最低的一種方法就是誘變育種技術(shù)，它利用的是化學(xué)誘導(dǎo)劑、人工輻射、空間誘變等物理、化學(xué)因素可以引起基因突變的原理，讓玉米種子或組織經(jīng)過一定的處理發(fā)生突變，從而有機(jī)會(huì)產(chǎn)生新的性狀。然后再通過人工選擇，篩選優(yōu)良變異的植株。那些跟著宇宙飛船上過天的各種植物的種子就是在宇宙射線的作用下進(jìn)行的育種。不過，這種“修煉”方式有一定的隨機(jī)性，我們還需要更高效的方法來讓玉米“修煉”。

這時(shí)，分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)出現(xiàn)了，這種技術(shù)將一些有標(biāo)記作用的分子與特定的基因進(jìn)行綁定，這樣當(dāng)我們獲得了新的種子后，只要檢測有沒有標(biāo)記分子，就能知道新種子里有沒有我們需要的基因。如此一來，我們不需要再將玉米種子種下去等它結(jié)籽就能預(yù)估它的樣子了。如果你覺得這種方法還是慢，那么還有分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)（科學(xué)家們可以先設(shè)計(jì)好他們想要的基因型，然后有的放矢地選擇玉米進(jìn)行雜交）。

如果還是不滿意培育出來的玉米，或者異想天開想讓玉米結(jié)出蘋果，那么還有一種終極方法可以用——轉(zhuǎn)基因育種。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以通過生物技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)跨物種的基因轉(zhuǎn)移，讓玉米擁有別的生物的基因，從而培育玉米的新品種。

除了上述方法，還有一些正在發(fā)展的新技術(shù)，比如新型不育系技術(shù)、表型快速鑒定評價(jià)技術(shù)、基因編輯技術(shù)等，它們都能讓科學(xué)家如虎添翼，實(shí)現(xiàn)普通玉米的“進(jìn)化”。

新品種玉米也要“身份證”

成功地培育出了新的玉米品種，就能立刻種下去造福人類了嗎？當(dāng)然不行。在它進(jìn)入市場前，還要為它申請一張“身份證”——農(nóng)作物新品種審定證書。有了這個(gè)證書，你才能證明它是新品種玉米，才能上市賣。

那么，如何申請這個(gè)證書呢？

首先，要確認(rèn)新品種玉米與已有的玉米有明顯區(qū)別，要保證玉米的形態(tài)特征和生物學(xué)特性一致、遺傳性狀穩(wěn)定、具有符合《農(nóng)業(yè)植物品種命名規(guī)定》的名稱；其次，要對新品種玉米進(jìn)行試種，確認(rèn)它在實(shí)際種植中能跟其他品種的玉米表現(xiàn)出明顯的差異；最后，還要提交一大堆的文件，比如它的親本組合以及雜交種的親本血緣關(guān)系、選育方法、品種比較試驗(yàn)報(bào)告、轉(zhuǎn)基因檢測報(bào)告等。

總之，培育新品種玉米難，為它申請一張“身份證”也不簡單。之前新聞里湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽基地的科研玉米被盜，就是發(fā)生在申請“身份證”這個(gè)階段。他們被盜的玉米是新品種的原種，這種種子有無限潛力，偷了它的人可以一直播種、收獲，而研究出它的人因?yàn)檫€沒有上市銷售它，所以不能獲得一點(diǎn)利益。這就像還沒有上市、沒有被做復(fù)制限制的軟件被盜一樣，制作這個(gè)軟件的公司花費(fèi)了大量的人力、財(cái)力，最終心血全被浪費(fèi)。

正是因?yàn)椤靶逕挕背鲆豢煤玫挠衩兹绱酥D難，所以我們才更需要重視。我們也希望在未來的一天，科學(xué)家們能研究出更好的“修煉”方式，培育出更優(yōu)良的玉米品種！