你認識這株植物嗎？或許有人會說，這不就是狗尾巴草？其實，它不是狗尾巴草，而是谷子——也就是我們常說的小米。

谷子與狗尾巴草外形相似并非巧合，因為早在一萬多年前，我們的祖先就將野生狗尾巴草馴化成了如今的谷子。

谷子起源于我國黃河流域，在古代有著豐富的稱謂——稷、粟、粱都曾是它的名字。“江山社稷”中的“稷”指的便是谷子，“春種一粒粟，秋收萬顆子”中的“粟”也是谷子，就連“黃粱一夢”里的“黃粱”，說的仍是谷子。

圖片由AI生成

有人或許會好奇，谷子與狗尾巴草的味道差異顯著，為何狗尾巴草的種子能被馴化成營養豐富又美味的小米？這背后，離不開人類漫長的選育歷程。

在古代，人們選育優良品種依靠的是人工選擇：從自然生長的群體中挑選所需個體進行繁育。想象一下，或許古時候有人發現狗尾巴草的種子可食用，便將種子帶回種植，在后代中篩選口感更好的植株繼續繁育。通過一代又一代人為選擇好吃、抗病、高產的個體，經過數千年的積累，野生狗尾巴草最終被馴化成了如今的小米。

隨著科技的進步，育種技術早已升級換代。尤其是二代、三代測序技術的發展，讓科研人員得以重新“破譯”這一古老作物的基因密碼，借助基因工程手段實現優良品種的精準選育。山西農業大學生命科學學院生物信息系主任、教授李旭凱，就是其中一個為谷子裝上“基因芯片”的人。

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李旭凱的日常工作，是通過解讀不同谷子品種的DNA序列，探索谷子進化過程中品種基因差異與品質特性的關聯。為什么有的谷子色香味俱全、營養豐富且產量高，而有的卻口感不佳、長勢孱弱？除環境因素外，它們的基因究竟存在哪些差異？又是哪些基因決定了品質的不同？這些問題始終吸引著他。

在解密谷子基因序列的過程中，李旭凱團隊預測出許多可能決定品種差異的關鍵基因。但農業科研向來漫長，谷子從播種發芽到收獲至少需要五個月，期間還需“看天吃飯”，若遇自然災害，往往只能從頭再來。如何縮短研究周期、加速優良品種培育？這成了團隊急需解決的問題。

為破解這一難題，李旭凱團隊以山西名優谷子品種晉谷21為材料，進行EMS化學誘變，希望通過這種方式增加谷子變異的可能性，篩選出提前開花結果的突變體。這是一項龐大的工程：每年需在十幾畝的誘變群體、十幾萬株谷子中逐個篩選、仔細觀察，尋找具有特殊表型的突變體，過程如同大海撈針。

科研人員每天穿梭于田間地頭，彎腰累酸了腰，站立麻了腿，眼睛也因長時間觀察而酸澀，但他們不敢有絲毫懈怠——每一株谷子都可能藏著他們想要的基因資源。

功夫不負有心人，經過近5年的篩選，團隊終于發現了一株超早熟的迷你突變體。它株型嬌小，適合室內大規模種植研究，且生長發育期僅兩個月，遠短于同類品種的五個月。團隊為它取名“xiaomi”。

xiaomi已成熟（右），其野生材料還沒有抽穗

然而，喜悅沒多久，便迎來考驗。這株提前成熟的谷子成了田間鳥兒的“美餐”，盡管團隊日夜提防，等發現時，穗子上僅剩幾粒種子，讓大家心疼不已。

大田種植的xiaomi，上面是防鳥網

為保護這來之不易的成果，團隊迅速將“xiaomi”植株帶回實驗室，轉移到溫室繁種。在溫室里，溫度、濕度、光照等環境因素都被嚴格控制，澆水、施肥更是精心細致，如同呵護剛出生的嬰兒。經過努力，團隊終于獲得了足夠數量的“xiaomi”種子，這才稍稍松了口氣。

中國科學院院士、水稻模式植物體系“小薇”研發團隊負責人錢前對“xiaomi”給予了高度評價：“C3的模式作物有小薇，C4的又有了‘xiaomi’，‘小薇’和‘xiaomi’共同筑起的基礎研究領域新平臺，將為保障國家糧食安全做出貢獻。”

xiaomi剛抽穗（右），與模式植物擬南芥

依托“xiaomi”遺傳體系的建立，李旭凱揭示了谷子馴化選擇中代謝物定向變化的遺傳機制，為解析小米重要代謝物的關鍵遺傳基礎奠定了基礎。如今，團隊已建立國際首個谷子全生育期基因表達數據庫，借助該數據庫和超早熟“xiaomi”遺傳轉化體系，原本需要8年完成的傳統育種工作，現在僅需2年就能完成，大大加快了優良品種的培育速度。

展望下個十年，李旭凱團隊有著更遠大的目標：讓谷子登上“太空糧倉”，在月球上種出第一株中國小米；讓鹽堿地、沙漠都變成金燦燦的谷田，一同將金色希望播向大地。

科學審核：李旭凱 山西農業大學生命科學學院生物信息系主任、教授

策劃統籌：宋雅娟 武玥彤

編輯整理：李欣哲

來源: 大國糧策

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