田间杂草和水稻越长越像

    稗草是田间头号杂草。从亲缘关系看，稗草与小麦、玉米的亲缘关系更近，稻田中的稗草却与水稻越长越像，越走越近。

    从外形上看，水田的稗草与旱地稗草有着明显差异：旱地稗草长得比较随机，大多数稗草趴地横长，茎基部呈现红色，完全不像水稻。而田间稗草就很有“稻”样，特别是在苗期，它们有模有样地收起了分蘖和叶子的夹角，和水稻一样向上生长。

    第一个注意到这种现象的是苏联著名植物学家瓦维诺夫。20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拟态作物形态的结果，是杂草适应性进化的产物，目的为了躲避农民拔除。由于缺乏实验证据，学术界对这一观点一直存在争议。

    浙江大学农业生物与技术学院樊龙江教授团队与中国水稻所等单位合作，在我国长江流域的稻田及周边采集了328份稗草样本。通过全基因组遗传变异分析，他们发现，328份稗草材料可明显分为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，经历了遗传瓶颈效应。这表明稗草在拟态过程中受到了定向选择。

    研究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，并且是一次起源，大约发生在1000年前后。这个时期处于我国宋朝，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。

    近千年来，稗草经历了来自人类的选择压力，快速进化。那些让稗草长得更像水稻的基因，让稗草逃过人类的拔除，继续在稻田里享受着和水稻一样的“待遇”。那些基因也因为人类的选择压力得以保留下来，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。

    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。该研究第一次从基因组学角度证实了作物拟态的存在。

    （《科学画报》2021年第4期 周炜）