考古工作者在浙江河姆渡遗址发 掘出了距今7000 年前的稻谷、稻秆、 稻叶，又在浙江省浦江县上山遗址发 现了距今1万多年的稻米。可见我国 的种植业在距今1万年前就已经开始 了，我国的农耕文明也可以追朔到1 万多年前的新石器时代初期。传说神农氏梦见一只金丝鸟口中衔着一串金光灿灿的穗子而得到启发，于是他叫人们播种，并制作农具教会人们耕作，中国的农耕文明从此开始。

中国是野生稻资源最丰富的国家。科学家在海南的崖县、江西东乡县、台湾省、云南省的盈江县等地，都发 现过野生稻。1976 年，在江西省东乡 县发现的野生稻，被誉为“植物大熊猫”。如今，在超市里出现的各种稻米，比如黑米、糯米、珍珠米、大米等， 这都是由1万多年前的野生稻进化而 来的。

从上万年前的野生稻，到现在那么多可供选择的水稻品种，这一种昔日的杂草，经历了上万年的进化后，成了世界上最重要的粮食作物之一，养活了全世界超过三分之一的人口。

这样的转变来自人类的智慧，更来自 中国育种科学家取得的科学成就。

追溯水稻的起源

水稻的基因组是禾谷类作物中最小的，非常容易进行杂交和转化等遗传操作。因此，水稻一直是禾本科植物基因组研究的代表作物，具有非常重要的经济和科研价值。

为了追溯水稻的起源，科学家从基因演化的蛛丝马迹中“透视”水稻的前世今生。除了关于水稻命名和起源方面的研究，科学家还做了大量有趣的实验。

关于水稻进化的研究有很多，而水稻基因组进化研究则是科学家利用最新发展的一系列技术，解读出水稻进化的各种有趣故事。水稻基因组进化离不开基因驯化，正是由于基因驯化，科学家才能将不符合我们“审美”的野生稻，驯化为“人见人爱”的栽培稻。

水稻的“防御武器”

我们可以试想一下，一株水稻，根系发达，碰到天敌时不能像动物一样迅速逃跑，它是怎样逃脱捕食者“魔爪”的呢？其实，水稻是非常聪明的，在自然环境下，野生稻大都进化出很长很长的芒，这些位于谷粒尖端的芒就像骑士的长枪，可抵御一切来犯之敌。鸟儿的主要食物来源就是水稻的谷粒，可是由于水稻细长且尖锐的芒阻挡了鸟类对谷粒的取食，水稻的“后代”因此得以保存。

通过一些遗传学实验，科学家成功克隆了水稻中的芒长基因，证明芒长基因的确存在于野生稻中，只是在普通栽培稻中已经丧失了功能——这也是人类驯化水稻的直接证据。

后来，科研人员又做了一个很有趣的实验，即把普通栽培稻与具有长芒的野生稻一起暴露在露天环境下，隔一段时间去观察谷粒的生存状况。结果，普通栽培稻大部分已经被鸟类啄食，几乎是“颗粒不留”，而具有长芒的野生稻则几乎全部保存了下来，这说明长芒的确是水稻为适应外部环境进化出的“防御武器”。

然而，我们现在见到的水稻却很少有芒，这是因为长芒作为一种附属性状，对水稻的产量无益，反而会降低每枝稻穗的粒数，极大降低水稻的产量。另外，长芒也会影响稻谷的收获和储存。人类在驯化水稻的过程中，将产量高且不具有芒的基因筛选保留下来。所以，我们现在见到的亚洲栽培稻大都不具有长芒了。

水稻也会“断尾求生存”

水稻落粒性的丧失也是人工驯化中非常重要的事件。野生稻与栽培稻的落粒性差异非常大。野生稻具有非常强的落粒性，而栽培稻不落粒或是只有轻微落粒。根据两者的差异，科学家们成功克隆到水稻中的落粒基因。野生稻的种子在成熟时就会自动脱落。正是靠这种方式，野生稻得以让更多的水稻种子萌发、繁衍后代，而不落粒的种子更有可能被鸟兽食用。不过，落粒性强对于人类来说也是一个巨大的烦恼，因为落粒降低了水稻的产量。所以，水稻的落粒基因也是人类驯化的关键基因。

水稻也有“保护色”

水稻稻壳的颜色非常多。我们通常都会说“金灿灿的稻田”，因为我们见到的水稻的稻壳都是黄色的。其实水稻壳不仅有黄色，还有褐色、紫色、黑色，等等。目前，科学家已经克隆了很多水稻壳色的基因，它们大都与水稻色素的合成途径相关。比如，黑色素合成受阻，就会导致稻壳内黑色素的含量降低，稻壳便会呈现不同的颜色。

既然野生稻存在这种壳色的差异，科学家们认为这肯定不是偶然出现的，应该也是适应当地环境的结果。于是，他们做了一些实验，看看壳色的变化是否是源于水稻对自身的保护，从而躲避鸟兽的“掠夺”。

不过，实验结果却否定了科学家的假设。在野外无遮蔽条件下，有壳色稻谷与黄色稻谷都会被鸟兽吃得一干二净。这样看来，只要是稻谷，鸟兽都会食用。还有一种可能是，鸟兽对稻谷的识别能力也在不断进化中。

除此之外，水稻的壳色与地域分布也有关系，对当地的生态环境具有很强的适应性。

驯化匍匐基因水稻

直立行走是从猿到人转变过程中具有决定意义的一步，水稻也是如此。科学家发现，驯化的水稻植株都是直立生长的，而海南的普通野生稻是匍匐生长的，这些野生稻非常矮小并且分蘖非常多，最重要的是分蘖的角度非常大，这样一来就容易造成光合作用的效率低，从而降低水稻的产量。通过分析水稻的这些差异，科学家将匍匐基因克隆出来，这也是人类驯化水稻的最直接标志。

除了产量低不符合我们现在的“审美”以外，匍匐生长的水稻很难进行收割，所以人类才会慢慢将它们驯化为直立生长、株型挺拔的普通栽培稻。

水稻也爱“复古”

被人类好不容易驯化好的栽培稻，会不会“造反”呢？也就是说，既然水稻能被人类“驯化”，那么水稻会不会自动“去驯化”呢？

其实，如果细心留意一下田里，我们就会发现，非常整齐的水稻植株中，会突然冒出那么几株长相迥异、“特立独行”的水稻。这些突然冒出的水稻叫“鬼稻”，它们会跟普通的水稻争夺营养、阳光、水分，造成一定的产量损失。而且这些“鬼稻”跟野生稻有一些相似，比如，“鬼稻”有更强的落粒性，它们也像野草一样具有非常顽强的生命力，所以这种“鬼稻”一直是农业生产上很难处理的问题。科学家对此非常重视，他们在全国不同地域收集这种“鬼稻”，并对其进行基因组的重测序和大量的群体遗传学分析。他们发现，这些“鬼稻”正是由栽培稻品种“串粉”形成的，它们更适合当地环境，也非常接近野生稻的性状，大有返祖的趋势。这就是水稻的“去驯化”现象，也是一种适应环境的表现。

野生稻长什么样子

通过人类的驯化，栽培稻往往表现出一些我们需要的“美丽性状”，比如产量提高、容易收获、抗倒伏等。可是科学家为什么还要呕心沥血去研究“矮穷矬”的野生稻呢？

其实，驯化会导致水稻遗传多样性的降低，丢失大量的优良基因。野生稻既然能在某种环境中顽强地生存下来，成为名副其实的“稻坚强”，

其中必定含有大量抗病抗逆的优良基因。

科学家通过基因组学研究发现，目前的栽培稻在基因组的片段上存在很多“美丽基因聚集区”，这些区域的遗传多样性降低非常明显，很多克隆的驯化基因都是在这些区域。但这些区域会让水稻其他方面的优异基因丢失，随着目前环境的变化以及消费方式的变化，这些水稻会因此不再那么完美。

比如说，现在我们想要既抗病又高产的水稻，然而过分追求产量的驯化稻已缺失了抗病的优良基因，所以科学家想方设法保存野生稻的优质基因。这些野生稻含有非常多的优良的基因，它们就像一个巨大的宝库，科学家可以从中找到人类需要的基因，在不影响产量的前提下，增强驯化稻的抗病抗逆能力。 水稻基因组的进化时刻不停。我们人类的驯化活动其实是一双有形的手，而大自然的驯化则是无形的手，水稻最终进化的趋势也必将是既满足人类需求又适应环境的新平衡。

水稻也走“定制”路线

与传统杂交水稻技术不同，从事分子模块设计的育种科学家，不仅仅是根据水稻性状，更是根据它的基因来选择品种。基因测序相当于水稻的生命密码。这项技术最早被大规模应用于人类基因组计划。我国是人类基因组计划的参与者，也是世界上第一个绘制了水稻基因组图谱的国家之一。 早在20 世纪60 年代，科学家发 现每一个生物体所表现出来的特性，其实是由隐藏在身体内部的基因决定的。利用遗传学规律，科研人员就可以找到决定水稻籽粒大小、植株高矮、产量高低、口感等的基因。

与传统育种专家不同，从事分子模块设计育种研究的科学家，可以根据市场的需求，在实验室里完成新品种的设计。比如有人要定制什么特殊口感的，需要含有什么营养成分的，或者是适合什么特殊人群食用的，都可以进行私人定制。

所有新设计出来的水稻品种，将在海南的水稻种植基地进行试种，并经历最严格的筛选和质量评定认证。

目前所有市场上在售的稻米，都是经过国家相关部门批准的品种。当然，水稻的食用安全，是育种科学家在品种设计中首先要解决的问题，因为这关系到百姓的生命健康。