眾所周知,玉米是世界三大糧食作物之一,也是重要的谷物之一,擁有400多年的栽培歷史,它具有很高的食用價值、飼用價值和經(jīng)濟(jì)價值。
玉米經(jīng)歷了久遠(yuǎn)的進(jìn)化歷程。大約在1萬年前,美洲大陸的古印第安人就開始不斷地選育玉米了,在此期間為適應(yīng)各種復(fù)雜的自然條件,玉米發(fā)生了多次自然突變和種族間雜交,小果穗的被淘汰,果穗碩大、淀粉含量高的品種被保存下來,玉米棒逐漸變得更大,籽粒也越來越飽滿,最終演變成現(xiàn)在的玉米。今天的玉米無稃(果實硬殼)及果穗外的苞葉便是人們長期選育的結(jié)果。
作為一種馴化作物,玉米的延續(xù)完全依賴于人類。我們知道,生物的進(jìn)化不僅可以緩慢漸進(jìn),還可以因為體內(nèi)某個基因的微小變化而迅速劇變,玉米便是如此。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),大芻草的果實與玉米有著相同數(shù)目的染色體和類似的基因序列,并且它們之間可以雜交,繁殖為新品種,這說明,雖然外表差異較大,但是從根本上來說,它們的親緣關(guān)系十分相近。玉米馴化最早的時候,單個基因的微小變化就產(chǎn)生了這樣戲劇性的結(jié)果,它們產(chǎn)生巨大差異的原因至少涉及了6個基因的變化,其中的主要基因是tgal,tgal基因在植物中調(diào)控花器官發(fā)育和抗性。大芻草中的tgal基因調(diào)控籽粒外殼的形成,而在現(xiàn)代玉米中的tgal基因則破壞了籽粒外殼的形成過程。這兩種tgal基因到底有什么區(qū)別呢?原來,現(xiàn)代玉米tgal基因的一段序列中的堿基C,在大芻草中是堿基G,正是這個堿基的變化導(dǎo)致了tgal基因所編碼的蛋白質(zhì)發(fā)生變化,由大芻草中的賴氨酸變成了現(xiàn)代玉米中的天冬酰胺酸。也就是說,不同的tgal基因控制著不同的籽粒外殼,大芻草中的tgal基因使得其籽粒被堅硬的殼包裹,玉米中的tgal基因使得其籽粒無殼且柔軟。除了tgal基因外,tbl也是一個重要基因,它與玉米的分蘗有關(guān)。該基因在大芻草中被抑制,結(jié)果產(chǎn)生許多分蘗,而在玉米中表達(dá)增加,使得玉米少分蘗或無分蘗。
盡管在馴化過程中,玉米籽粒的外殼消失了,但它們依然牢牢黏著在芯上,而不像大芻草的籽粒容易散落。因此,每個突變、每種進(jìn)化都有它的作用和意義,都是符合大自然進(jìn)化規(guī)律的,人類只能在遵循自然規(guī)律的基礎(chǔ)上尋求和改造出更多的新物種。就像如今的玉米,作為高新農(nóng)業(yè)育種的產(chǎn)物,已出現(xiàn)各種抗逆性的新品種來滿足人類所需。(孫眉)