野生稻：裝滿人類飯碗的希望

史軍

米飯是餐桌上最常見的主食之一，人們幾乎每天都要跟它打交道。但水稻從何而來？如果你在野外遇到一叢長相酷似水稻的“瘦弱”植物，可千萬不要小瞧它，它很可能是水稻的祖先——野生稻。野生稻遺傳資源對中國的水稻育種、生產(chǎn)和糧食安全都具有十分重要的意義。在2021年9月公布的《國家重點保護野生植物名錄》中，所有野生稻屬植物均被列為二級保護植物。讓我們一起去認(rèn)識這個低調(diào)的幕后英雄吧。

野生稻被人類“馴化”成重要的糧食作物——水稻

我們通常所說的野生稻，并不是指一種植物，而是所有禾本科野生稻屬植物的共同名稱。最新的分子遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，除了我們熟悉的2個水稻栽培種，世界上還有18個野生稻物種，廣泛分布在亞洲、非洲、澳洲和美洲。中國有3種野生稻，分別是普通野生稻、藥用野生稻和疣粒野生稻。

野生稻在中國分布廣泛，它們喜生長在海拔600米以下的江河流域，平原地區(qū)的池塘、溪溝、藕塘、稻田、溝渠、沼澤等低濕地。普通野生稻的植株就如同一叢雜草，稻穗上的籽粒較小，稻芒較長。為了避免被小動物采食，籽粒在成熟之后便會立即落下。這種落粒習(xí)性雖然保證了野生稻的繁衍，卻限制了它走上人類的餐桌。但有一些野生稻出現(xiàn)了基因突變，最終被人類“馴化”成重要的糧食作物——水稻。

讓成熟的果實“老老實實”留在枝頭，是植物“馴化”的重要一步。如何讓野生稻的籽粒在成熟之后留在谷穗上不脫落呢？這與一個特殊的結(jié)構(gòu)有關(guān)，那就是離層。我們常說“瓜熟蒂落”，而離層這層特殊的細胞就是掌管果實與植物體連接和分離的關(guān)鍵部位。

生長過程中需要充足水分的野生稻

果實發(fā)育時，離層細胞與莖干的其他細胞并沒有很大區(qū)別;一旦果實成熟，離層細胞的細胞壁就開始降解，細胞變成游離狀態(tài)，果實就斷開與母體的連接，開始新的“征程”。

發(fā)生基因突變的野生稻，不能形成離層結(jié)構(gòu)，籽粒成熟后，需要很大的拉力才能將其與母體分離。利用這一基因特性雜交出來的水稻，可以有效減少成熟期籽粒脫落的情況，以及惡劣天氣影響、收割過程中產(chǎn)量的損失。

雜交水稻之父袁隆平培育的高產(chǎn)雜交水稻舉世聞名，物種雜交技術(shù)可以帶來新的基因組合，從而提高作物的產(chǎn)量和抗病蟲害等綜合能力。在雜交水稻之前，人類已經(jīng)在多種作物中獲得了雜交技術(shù)帶來的好處，最典型的例子就是玉米。因為玉米的雄花和雌花是分別開放的，很容易實現(xiàn)雜交授粉。但是，水稻的花屬兩性花（指被子植物的一朵花中，同時具有雌蕊和雄蕊），并且雌蕊和雄蕊同時成熟。正常情況下，只有5%的籽粒來自異花授粉。除此之外，一個稻穗上有上百朵小花，要想摘除雄蕊進行人工授粉并不現(xiàn)實。

直到1970年，袁隆平院士在海南發(fā)現(xiàn)了一株天然雄性不育的野生稻——野?。ㄒ吧男坌詳∮荆Ｒ皵€體的雄蕊不育特征，極大地方便了雜交育種工作的進行，正是它，讓雜交水稻從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。

野生稻對人類的價值不僅僅是提供雜交水稻的親本，它還可以為我們提供現(xiàn)代水稻育種和生物技術(shù)利用的特異性狀。野生稻被證實含有大量的抗蟲、抗病基因資源，例如：對稻飛虱、黑尾葉蟬和稻癭（yǐng）蚊等害蟲的抗性，對白葉枯病、稻瘟病和紋枯病等病害的抗性，對干旱、淹浸、寒凍和土壤酸堿性等不良環(huán)境的耐受性等。野生稻這些優(yōu)秀的基因，未來在應(yīng)對水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的挑戰(zhàn)中具有重大價值。

通常來說，野生稻并沒有食用價值，從外觀上看，它們與雜草無異也沒有觀賞價值。因此，野生稻的生存危機并非來自人類的采挖，而是棲息地的喪失。

野生稻的典型生活環(huán)境是濕地，在早些年間，濕地被視為無用的土地類型—既不能像湖泊那樣養(yǎng)殖水產(chǎn)，也不能像河流那樣提供水源，于是在很長一段時期里，濕地要么被開墾成了農(nóng)田，要么被開發(fā)成了建筑用地。野生稻的“家園”隨之遭到破壞。但是濕地的重要性正逐漸被我們認(rèn)知，這些特殊的生態(tài)環(huán)境不僅可以攔蓄洪水，發(fā)揮水資源穩(wěn)定器的作用;還可以凈化水體，被稱為地球之腎;更是無數(shù)動植物賴以為生的家園。

對濕地認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，恰如對野生稻價值認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，這是人類認(rèn)識自然的重大進步。在未來，與自然界的其他物種和諧相處，才是人類可行的生存之道。

在水稻育種發(fā)展過程中，水稻品種的輸入和改進對稻作農(nóng)業(yè)發(fā)展有很大影響。值得一提的是，宋朝大規(guī)模推廣的占城稻。

占城稻原產(chǎn)于占城（今天的越南），相較于宋朝之前栽培的水稻，占城稻具有耐澇耐旱、生長期短、米粒均勻等一系列的優(yōu)勢。《宋史》《宋會要輯稿》等古籍中均對其有記載，可見當(dāng)時的人們對占城稻的重視程度。

占城稻的推廣帶來了諸多好處。首先，很多灌溉條件較差的丘陵和山地也能開墾成水稻田，特別是對于江西、福建這樣多山的省份，擁有耐澇耐旱的水稻品種是開拓新的耕種區(qū)域的基礎(chǔ)。再者，占城稻的生長周期較短，這種特性是“一年兩熟”和“稻麥連作”種植體系的基礎(chǔ)，可以提高農(nóng)田的利用率。

可以說，占城稻改變了中國南方稻作農(nóng)業(yè)的形態(tài)。而這種改變，恰恰就來自于水稻的遺傳多樣性。

水稻對農(nóng)業(yè)科技發(fā)展作出的貢獻不可小覷，水稻生產(chǎn)促使我們的祖先發(fā)展了相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。如何減少雜草對糧食作物的影響，一直都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要解決的問題。一些雜草甚至演化出“狡猾”的手段——稗草可以與水稻同步生長，同時散播種子，就可以保證自己的種子與稻谷的混在一起，偷偷享受農(nóng)田的水肥條件。

為了去除雜草，聰明的勞動人民發(fā)明了烤田技術(shù)。所謂烤田，便是將土壤從淹水狀態(tài)變成干旱狀態(tài)，在干旱狀態(tài)下，向水性促進根系向土壤深處生長，水稻的植株也就更為強健。不僅如此，烤田技術(shù)還能改善土壤的通透性，降低田間空氣濕度，減少病蟲害并可防止其蔓延。

（責(zé)任編輯 / 黃盈盈? 美術(shù)編輯 / 周游）