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  • 1 # 使用者7975726002137

    1492年哥倫布在美洲發現印第安人以玉米為食物,於是將其帶回歐洲, 隨後傳播種植到世界各地。中國則在明代將玉米引進。

    玉米是一種馴化作物。與小麥、水稻有明顯的野生近緣種不同,人們很難找到果實顆粒分排密佈在玉米軸上的野生品種。

    玉米的起源有多種說法,目前認可較多的一種說法是,其祖宗是墨西哥的大芻草,又稱為類蜀黍。其植株形態和果實形態均與現代玉米有較大出入。

    大約一萬年前,在墨西哥區域居住的古代農民開始選育玉米,他們選擇了其中或較大的,或味道較好的,或更容易磨碎的種子來播種。最終玉米棒變得更大,顆粒更多,成為現代玉米的模樣。現今玉米的無稃(果實硬殼)以及果穗外包厚厚苞葉便是人們長期選育的結果。

    透過遺傳學分析,大芻草的果實與玉米有著相同數目的染色體和類似的基因序列。事實上,大芻草與現代玉米可以雜交,自然繁殖為新的品種。

    但這就引發在進化上一個巨大難題。因為人們普遍認為進化始終是緩慢而漸進的,緣何玉米會突然出現在大芻草的進化舞臺上?這難倒了科學家。

    人們最終推倒了原來的進化認識,轉而傾向於認為在玉米馴化最早的時候,單個基因的微小變化而產生了戲劇性結果。

    科學家想弄清楚兩者雜交的歷史過程,以便了解其DNA水平的變化詳情。如今結合遺傳學研究和考古記錄,人們已經拼湊出玉米演化的故事。

    大芻草中的tga1基因使得其籽粒被較長的堅硬稃殼包裹,而玉米中的tga1則使得玉米顆粒無殼且柔軟。科學家將玉米的tga1基因轉移到大芻草後,發現其外殼變小且轉變為半包裹狀態,而兩者tga1基因之間僅一個核苷酸的差異。

    另外一個重要基因則是tb1,與玉米分櫱有關。這個基因在大芻草中被抑制,結果產生許多分櫱,而在玉米中表達更多,結果則是無分櫱或少分櫱。一個依據是,科學家將大芻草的tb1轉移到玉米中,導致玉米的分櫱陡增。

    玉米具有分櫱的特點,但分櫱會會消耗自身營養,減弱主莖的生長髮育,分櫱一般難以發育成果穗,從而影響最終產量。因此大芻草在人類長期栽培馴化後變得無分櫱或少分櫱。

    這正說明,某個基因的微小變化可以產生劇變,這也就也解釋了玉米為何會突然出現。也就是說,進化並不總是漸變的。

    當然,玉米進化會涉及許多基因,只是其基因效應相對較弱。如澱粉類型和含量,不同氣候和土壤的適應能力,果實顆粒的長度和數量,顆粒的大小、性狀和顏色,抗蟲性等等,這些變化正應傳統進化論的看法:進化是漸進緩慢的。

    選育還不止如此,野生植物的馴化並非易事。已有實驗證明,從墨西哥類蜀黍到玉米要經歷不到20代植物的馴化。

    野生穀物為了更大範圍傳播其種子以求較高存活性,其種子成熟時便自動脫落。但這個植物天生的求生本能卻導致農民不能充分收穫種子,只有這些種子留在穗上等到所有種子成熟方能充分收穫。要成為糧食作物,這些野生穀物便要減弱其落粒性,我們的祖先一直在馴化穀物的低落粒性。人們在採集的時候傾向於採集那些不易於脫落的種子,這種無意識的選擇馴化的長期結果便是產生不落粒品種。

    另外,與其它多數作物不同,玉米被人類馴化得失去了自然繁衍的能力,必須靠人為手段才能得以繁衍。

    研究還顯示,作物馴化並非快速、本地化的過程,而可能是在不同區域進行很長時期的不斷試錯過程。

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