照片上有兩株外形相近的植物，很像我們每天吃的大米的來源——水稻。實際上，左邊是水稻，右邊則是稗草。稗草是水稻的頭號雜草，會與水稻爭光、肥等資源。

作物是為了滿足人類需求而被馴化的植物，如水稻這樣的糧食作物，而農業雜草是與之競爭資源的野生植物。單就水稻而言，每年被雜草“偷走”的產量就超過1000萬噸，相當于7000萬人一年的口糧，這個人數接近河北省總人口，其數量之多令人驚嘆。

團隊科研人員田間考察稗草

但有趣的是，有些作物和雜草堪稱“親兄弟”，關系微妙。以稗草為例，其苗期與水稻長得極為相似，宛如 "雙胞胎"，這種現象被稱為 "瓦維洛夫擬態"，科學家認為這是稗草的生存策略，靠 "偽裝" 逃避農民拔除，但一直缺乏證據。

為破解這一謎團，浙江大學農業與生物技術學院教授、博士生導師葉楚玉團隊做了三件事：首先收集幾百份稗草材料，將這些“嫌疑人”“抓捕歸案”；然后在田里分區塊種植并觀察表型，看哪些像水稻、哪些不像，當時還常被農民笑話把雜草當寶貝種植；第三件事是對每份稗草進行基因組測序，鑒定上千萬個遺傳變異位點，并與表型結合分析，破解稗草的“偽裝術密碼”。

在田間對稗草進行分區塊種植

研究發現，長得像水稻的稗草是從“不像”的祖先演化而來。大約 1000 年前的宋朝，人口激增，南方水稻成為主糧，精耕細作下，人類對田間雜草的拔除，對稗草施加了選擇壓力，無意識地讓控制稗草株型的基因被定向保留。

稗草千年前進化出偽裝術

稗草的株型基因受到選擇

不過，水稻和稗草只是假“兄弟”，真正和稗草有“血緣”的真“兄弟”叫栽培稗，二者在分類學上是同一個物種，屬于不同變種，區別在于栽培稗是萬年前就被人類當作糧食種植的作物。

栽培稗

類似的“兄弟”關系還有狗尾草與谷子（小米）、玉米地雜草馬唐與福尼奧小米等等。這些作物都有共同特征：營養價值高，同時保留了雜草的一些優勢，如耐旱、耐高溫、耐貧瘠等，都是很能適應環境的“特種兵”。

左：狗尾草；右：谷子

為什么要弄清雜草和作物之間的關系呢？主要目的有三個：一是更好防控雜草，讓其無所遁形；二是更好利用，通過弄清雜草性狀背后機理，培養水肥利用效率更高、抗逆性更強的作物良種；三是對雜草的親“兄弟”作物進行更好地再馴化、培育與推廣，讓更多貧瘠地、鹽堿地能種上作物。這些研究不僅能回答有趣又重要的科學問題，還能為作物產業問題提供重要幫助。

團隊討論禾谷類雜糧與雜草的關系

自從十余年前加入浙江大學作物學科，葉楚玉和同事們就致力于利用基因組大數據這把“金鑰匙”，解讀生命的奧秘，為推動作物學科發展，培育更好的種子、端牢中國飯碗，貢獻智慧和力量。

從這個研究故事可見，現代農學早已不是“面朝黃土背朝天”的老模樣，它融合了基因組學、大數據分析等前沿科技，是一門充滿智慧與趣味的科學。葉楚玉由衷希望，能有更多年輕的“種子選手”加入農學行列。

科學審核：葉楚玉 浙江大學農業與生物技術學院教授、博士生導師

策劃統籌：宋雅娟 武玥彤

編輯整理：李欣哲 林佳欣

來源: 科普中國-光明網

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