你知道玉米的种植历史吗?

1492年,哥伦布发现印第安人在美洲把玉米作为食物,于是他把玉米带回欧洲,然后传播到世界各地。中国在明朝引进了玉米。

玉米是一种驯化作物。不像小麦和水稻有明显的野生亲缘,人们很难找到玉米芯上果粒密集的野生品种。

关于玉米的起源有很多理论。目前,最被认可的一种理论是,它的祖先是墨西哥草,也被称为玉米样。其植株形态和果实形态与现代玉米有很大不同。

大约一万年前,生活在墨西哥的古代农民开始培育玉米,他们选择更大、更美味或更容易磨碎的种子进行播种。最终玉米芯变大,颗粒变大,变成了现代玉米的样子。现在玉米的外壳(硬壳)和包在穗上的厚厚的苞片是长期育种的结果。

通过遗传分析,草和玉米的果实具有相同的染色体数目和相似的基因序列。事实上,巨型秸秆和现代玉米可以杂交,自然繁殖成新品种。

但这导致了进化中的一个巨大问题。因为一般认为进化总是缓慢渐进的,为什么玉米会突然出现在巨草的进化舞台上?这难倒了科学家。

人们终于推倒了原来对进化的理解,转而认为在玉米驯化最早的时候,单个基因的微小变化就产生了戏剧性的结果。

科学家想了解两者杂交的历史过程,从而了解它们DNA水平变化的细节。如今,人们结合基因研究和考古记录,拼凑出玉米进化的故事。

草中的tga1基因使其谷粒包裹在长长的坚硬外壳中,而玉米中的tga1基因使玉米谷粒无壳且柔软。科学家将玉米的tga1基因转移到草中,发现其外壳变小,变成半包裹状态,但tga1基因之间只有一个核苷酸差异。

另一个重要基因是tb1,与玉米分蘖相关。这个基因在草中被抑制,导致分蘖多,但在玉米中表达多,导致不分蘖或少分蘖。一个原因是科学家将tb1从草中转移到玉米中,导致玉米分蘖急剧增加。

玉米具有分蘖的特性,但分蘖会消耗自身的营养,削弱主茎的生长发育,分蘖一般难以发育成穗,从而影响最终产量。所以经过长期的栽培驯化,草已经变成无分蘖或者无分蘖。

这说明一个基因的微小变化就能产生剧烈的变化,这也解释了为什么玉米会突然出现。换句话说,进化不总是渐进的。

当然,玉米进化会涉及很多基因,但其遗传效应相对较弱。如淀粉的种类和含量、对不同气候和土壤的适应性、果实颗粒的长度和数量、颗粒的大小、性状和颜色、抗虫性等。,这些变化符合传统的进化论观点:进化是渐进的,缓慢的。

繁殖不止,野生植物的驯化也不容易。实验证明,从墨西哥玉米到玉米,驯化植物不到20代。

为了在更大的范围内传播它们的种子以获得更高的存活率,野生谷物在成熟时会自动脱落。然而,这种植物天生的生存本能导致农民无法完全收获种子,只有将这些种子留在穗上才能完全收获。要成为粮食作物,这些野生谷物会弱化其粒性,我们的祖先一直在驯化谷物的低粒性。人们在采集时倾向于采集不易脱落的种子,这种无意识的选择和驯化的长期结果就是产生不脱落的品种。

此外,与其他大多数作物不同,玉米已经被人类驯化,失去了自然繁殖的能力,必须通过人工手段进行繁殖。

该研究还表明,作物驯化不是一个快速和本地化的过程,而可能是一个在不同地区长期试错的过程。

当然,直到现在,玉米育种已经不是自然杂交产生的育种了。转基因玉米作为一种高科技农业育种技术,有许多品种,如抗虫、抗除草剂、抗旱、转植酸酶基因玉米等。,而且具有复合性状的转基因玉米很受农民欢迎,育种公司已经推广了8种转基因玉米。

(作者:孙涛)