【钱江晚报】杂草水稻傻傻分不清 这场谍战已经打了千年
左边为水稻幼苗；中间和右边为稗草幼苗 。
现在的女孩子 ， 为了减肥 ， 已经到了谈白米饭色变的地步 。
但你知道 ， 一碗白米饭来的有多不容易吗？
今天 ， 我们来讲田间的一场谍战——为了活下来 ， 水稻有多努力 ， 杂草也有多努力 。
它 ， 就是稗(读bai)草 ， 稻田间头号杂草 。 浙大樊龙江教授团队就找到了稗草与水稻相争的“秘密武器” ， 它能分泌一种叫丁布的次生代谢产物 ， 可以明显抑制水稻生长 。
为了避免人类的“驱逐” ， 樊教授团队最新发现 ， 稗草还有更厉害的技能 ， 它竟学会了“乔装术” ， 从原来松垮贴地的懒样子 ， 进化出今天亭亭玉立的模样 ， 与水稻越长越像 。
这篇关于“稻田水浅 ， 江湖水深”的论文 ， 于2019年9月16日发表于《自然·生态与进化》杂志 。
田间模仿秀它是冠军
在稻田中 ， 稗草居15种恶性杂草之首 ， 是农民喷施除草剂最主要的目标 。
“如果不用除草剂 ， 农民都不知道怎么种地了 。 ”这种说法还真不是太夸张 ， 如果不想办法除掉它 ， 两个月后的丰收季节 ， 整片稻田都要被稗草承包了 。
其实 ， 从亲缘关系看 ， 稗草与小麦、玉米的关系更近 。 但不知从什么时候起 ， 稗草却和水稻伴生在一起了 ， 而且在外形、生长期和营养的需求上 ， 与水稻越来越接近 。
研究人员对从我国长江流域的稻田及周边采集到的328份稗草 ， 进行了研究 。 从外形上看 ， 水田的稗草与旱地的稗草有着明显差异：
旱地稗草长相比较随机 ， 大多数稗草趴地横长 ， 茎基部呈现红色 ， 完全不像水稻；而水田间的稗草就很有“稻”样 ， 特别是在苗期 ， 它们有模有样地收起了分蘖（读作niè）和叶子的夹角 ， 和水稻一样向上生长 。
第一个注意到稗草高明“乔装术”的 ， 是前苏联著名植物学家瓦维诺夫 。 上世纪30年代 ， 他从进化角度提出一个观点：农田杂草与作物相像 ， 是杂草适应性进化的产物 ， 就是为了躲避农民拔除 。
由于缺乏实验证据 ， 学术界对这一观点一直存在争议 。 “我们对这328份样本进行了基因组重测序 ， ”樊龙江说 ， “人类行为加速了稗草的进化 ， 无意中产生了类似驯化的选择效应 。 ”
相对于动物拟态 ， 科学界对于作物拟态尚无定论 ， 樊龙江团队第一次从基因组学研究角度 ， 证实了作物拟态的存在 。
被人类逼出“稻”样
樊龙江介绍 ， 通过全基因组遗传变异分析 ， 发现328份稗草材料可以明显分为3个组——拟态组、非拟态组及中间类型 。
与非拟态稗草组相比 ， 拟态稗草的遗传多态性降低 ， “这表明稗草在拟态过程中受到了定向选择 。 ”樊龙江说 。
“稗草拟态水稻是被迫的 。 ”樊龙江介绍 ， 团队通过群体进化分析表明 ， 长江流域拟态稗草起源于非拟态稗草 ， 大约发生在1000年前的宋朝 。
“当时正处在人口激增、南方水稻替代麦类作物成为主粮的转型时期 。 可能正是在那一时期 ， 人们开始实施水稻的精耕细作 ， 拔除田间杂草 。 ”
樊龙江举了一些从宋朝农书和诗词中找到的证据：比如朱熹《劝农书》中记载“禾苗既长, 稗草亦生, 须是放干田水, 仔细辨认, 逐一拔出, 踏在泥里, 以培禾根”；方回诗词中则有“农田插秧秧绿时 ， 稻中有稗农未知 。 稻苗欲秀稗先出 ， 拔稗饲牛唯恐迟” 。
稗草为了逃过人类的拔除 ， 不得不快速进化 ， 让自己长得更像水稻 ， 体内像水稻的基因也得以保留下来 。
比如一个叫“LAZY1”的基因 ， 这是一个植物感知并响应重力的关键基因 ， 可以调控作物的分蘖角度 。 研究发现 ， 在有拟态现象的稗草中 ， 相关同源基因多态性降低 ， 出现了高度一致 ， 显示出被进化选择的痕迹 。
这项研究首次解析了植物拟态进化分子机制 ， 在进化生物学上具有重要意义 。 此外 ， 研究结果为解析农田杂草起源与控制、株型相关基因挖掘与利用等方面也提供给了研究线索 。
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