研究人員得出結論，人工除草促使稗草進化出類似稻米的外觀
自從20世紀80年代在國內學者樊龍江教授讀本科時就了解到前蘇聯植物生物學家尼古拉 · 瓦維洛夫。 瓦維洛夫的科學思想既重要又新穎。浙大農學院的樊龍江教解釋說。 即使在20世紀40年代面臨死刑判決的時候，瓦維洛夫也拒絕放棄這些想法，因為他在遺傳學和遺傳方面的研究與約瑟夫 · 史達林支持的拉馬克思主義背道而馳。 1943年，瓦維洛夫在監獄裡餓死了。
瓦維洛夫對科學的一個持久貢獻是一個被稱為作物擬態的概念。 瓦維洛夫根據他對家養燕麥和黑麥以及它們的野生近親的觀察，提出這些作物的祖先是雜草，經過幾代人的時間，它們變得類似於家養小麥，因為類似小麥的特性幫助它們避免被農民除草。 瓦維洛夫猜測，只是在這種轉變之後，人們才開始有目的地培養和吃掉這些闖入者(雜草)。
瓦維洛夫（Николай Иванович Вавилов ，1887～1943），蘇聯植物育種學家和遺傳學家。研究作物起源的著名學者,，同時也是植物種質資源學科的奠基人。
樊告訴《科學家》雜誌，這種由人類驅動的雜草類似於作物的進化從來沒有得到證實。 但是最近，隨著基因組測序變得越來越快，越來越便宜，樊認為是時候看看是否基因分析明顯的模仿雜草會支持瓦維洛夫的想法。
范選擇最初的研究重點是一種在中國似乎已經進化出模仿作物特徵的雜草: 稗草，稗草生命周期的早期就與水稻的外觀非常相似。
稗草
20世紀80年代早期，多倫多大學植物進化生物學家斯賓塞 · 巴雷特記錄了這種模仿行為，他提出，人工除草對稻米品種產生了選擇性壓力，促使它像稻米一樣直立生長，而不是像它的近親那樣沿著地面散開。
樊的研究小組從長江流域的稻田中收集了328份稗草標本，並在田間和溫室中播種，以確定它們的幼苗是否具有仿稻表型。
長江流域是中國幾個世紀以來水稻種植的中心。 研究人員還對每種植物的基因組進行了排序，並利用這些數據構建了稗草品種的種子遺傳樹。 研究小組得出結論，擬態品種和非擬態品種在大約1000年前就分道揚鑣了，擬態品種的基因組顯示了87個被認為控制植物結構的基因的選擇證據。 研究人員在他們的論文中指出，這個時間線與中國宋朝時期長江流域的水稻密集栽培相吻合。
研究結果與人類通過手工除草提供的選擇壓力推動了仿稻品種的進化這一觀點相一致。 芝加哥大學進化生物學家 Manyuan Long 說，瓦維洛夫幾十年前的預測與數據如此吻合，這是值得注意的。他沒有參與這項研究，但為 F1000網站撰寫了一篇論文評論。 樊的研究，他說，是「真正了不起的工作。」 和樊龍江教授一樣，Manyuan Long也記得上世紀80年代在中國讀本科時了解到瓦維洛夫。 「 Vavilov 是我的科學英雄，」他說，儘管他指出，直到他讀了 樊龍江教授的論文，他才意識到作物擬態的想法。
圖 1 各種稗草在其生命周期的早期(右)呈現出類似稻米的外觀，直立生長，而不是像它的近親(左)那樣低矮地生長
樊的合作者，聖路易斯華盛頓大學的植物生物學家肯尼斯 · 奧爾森說，利用現代測序技術重訪巴雷特的工作是令人興奮的。 「在基因水平和基因水平上看到這些結果，在某種程度上確實令人滿意，」他說。 他補充說，研究結果與水稻農業的已知歷史很好地吻合，但是這項研究無法證實在選擇壓力下發現的基因確實控制了稗草的水稻樣表型。 他的團隊現在正在進行後續實驗，以更確切地確定模仿者的基因和表型之間的關係。
奧爾森還研究了一種被稱為雜草稻的稻米，這是家養稻米的一個分支，它重新採用了一些農民不喜歡的野生植物的特性。 他解釋說，像其他雜草一樣，雜草水稻是「莊稼地里咄咄逼人的競爭者」。 但與此同時，它們實際上並不是野生物種，而是真正適應了我們創造的這些農業環境。」 他解釋說，這樣的系統可以洞察控制特定性狀的基因在真正的野生稻和有反叛傾向的馴化稻之間是否存在差異。 他說: 「這是一個非常有趣的現象，這些雜草物種正在利用作物生長環境。」。
隨著 Olsen 對稗草遺傳學的進一步研究，Fan 計劃將他們最近的研究成果應用於其他物種。 他的心思仍然放在瓦維洛夫身上，范希望利用黑麥和燕麥的基因組測序，看看它們的系統發育是否表明它們是基於小麥的擬態而被選擇的。
事實上，稗草研究「增加了一種動力，去追蹤和研究其他一些已經被很好記錄的表型性病例，但不是在基因組水平，」伊莉莎白 · 凱洛格說，她是聖路易斯唐納德 · 丹福斯植物科學中心的植物遺傳學家，與奧爾森合作，但沒有參與這項新研究。 「也就是說，我們不知道哪些特定的基因被選中，我認為現在很明顯有機會去研究這些特定的基因。」
作者：Shawna Williams 肖娜 · 威廉士
圖片來源：the-scientist網站及百度圖片。
參考：
https://www.the-scientist.com/notebook/genomics-reveals-how-humans-can-inadvertently-drive-plant-mimicry-67165
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