【大国粮策】为了活下去，杂草“伪装”成了水稻？

来源：科普中国-大国粮策2025-07-04 18:51

　　照片上有两株外形相近的植物，很像我们每天吃的大米的来源——水稻。实际上，左边是水稻，右边则是稗草。稗草是水稻的头号杂草，会与水稻争光、肥等资源。

　　作物是为了满足人类需求而被驯化的植物，如水稻这样的粮食作物，而农业杂草是与之竞争资源的野生植物。单就水稻而言，每年被杂草“偷走”的产量就超过1000万吨，相当于7000万人一年的口粮，这个人数接近河北省总人口，其数量之多令人惊叹。

　　但有趣的是，有些作物和杂草堪称“亲兄弟”，关系微妙。以稗草为例，其苗期与水稻长得极为相似，宛如 "双胞胎"，这种现象被称为 "瓦维洛夫拟态"，科学家认为这是稗草的生存策略，靠 "伪装" 逃避农民拔除，但一直缺乏证据。

　　为破解这一谜团，浙江大学农业与生物技术学院教授、博士生导师叶楚玉团队做了三件事：首先收集几百份稗草材料，将这些“嫌疑人”“抓捕归案”；然后在田里分区块种植并观察表型，看哪些像水稻、哪些不像，当时还常被农民笑话把杂草当宝贝种植；第三件事是对每份稗草进行基因组测序，鉴定上千万个遗传变异位点，并与表型结合分析，破解稗草的“伪装术密码”。

　　研究发现，长得像水稻的稗草是从“不像”的祖先演化而来。大约 1000 年前的宋朝，人口激增，南方水稻成为主粮，精耕细作下，人类对田间杂草的拔除，对稗草施加了选择压力，无意识地让控制稗草株型的基因被定向保留。

【大国粮策】为了活下去，杂草“伪装”成了水稻？

　　不过，水稻和稗草只是假“兄弟”，真正和稗草有“血缘”的真“兄弟”叫栽培稗，二者在分类学上是同一个物种，属于不同变种，区别在于栽培稗是万年前就被人类当作粮食种植的作物。

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　　类似的“兄弟”关系还有狗尾草与谷子（小米）、玉米地杂草马唐与福尼奥小米等等。这些作物都有共同特征：营养价值高，同时保留了杂草的一些优势，如耐旱、耐高温、耐贫瘠等，都是很能适应环境的“特种兵”。

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　　为什么要弄清杂草和作物之间的关系呢？主要目的有三个：一是更好防控杂草，让其无所遁形；二是更好利用，通过弄清杂草性状背后机理，培养水肥利用效率更高、抗逆性更强的作物良种；三是对杂草的亲“兄弟”作物进行更好地再驯化、培育与推广，让更多贫瘠地、盐碱地能种上作物。这些研究不仅能回答有趣又重要的科学问题，还能为作物产业问题提供重要帮助。

　　自从十余年前加入浙江大学作物学科，叶楚玉和同事们就致力于利用基因组大数据这把“金钥匙”，解读生命的奥秘，为推动作物学科发展，培育更好的种子、端牢中国饭碗，贡献智慧和力量。

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