古代农民意外培育出好斗的“战士”小麦

早期小麦不仅生长,更在战斗。当人类开始耕作时,那些能在争夺阳光和空间中胜过邻近植株的植物迅速占据优势,进化出了直立叶片和旺盛的生长态势。这些古老的“战士”特性助益小麦繁衍兴盛了数千年。具有讽刺意味的是,现代农业如今更青睐竞争力较弱的植株,将产量置于生存斗争之上。

这项研究由谢菲尔德大学的单亦祥博士和科林·奥斯本教授领导,合作者来自马德里自治大学、胡安·卡洛斯国王大学和瓦赫宁根大学。研究团队调查了野生植物如何应对早期人类耕作,发现农业实践强烈青睐那些比其野生祖先更具竞争力的个体。

这项研究发表在《当代生物学》上,研究表明,在规划整齐的田地中播种创造了一个高度竞争的环境。在大约1000到2000年的时间里,生长更快并能压制邻近植物的植株更有可能生存和繁衍。这一过程导致了研究人员所描述的早期小麦品种中“战士”类型的出现。

“战士”小麦性状的兴起

与野生小麦相比,早期驯化品种在拥挤的田地中争夺资源的能力要强得多。它们进化出了赋予其优势的物理性状,包括更大的叶片、更直立的生长姿态,以及即使被其他植物包围也能继续生长的能力。

为了更好地理解这些变化,研究人员使用了功能-结构植物(FSP)模型来模拟小麦的生长方式。他们的分析表明,叶角起到了关键作用。拥有更陡峭、更直立叶片的植株能够在早期生长阶段超越邻近植物,捕获更多阳光,同时遮挡下方的竞争者。

为何现代小麦竞争力较弱

科林·奥斯本教授表示:“虽然进化青睐强大的竞争者,但现代农业为了高产将作物紧密地种植在田地里。这种做法需要能够合作而非竞争的作物,这意味着现代育种家需要逆转进化带来的不利影响。”

 

该研究强调了小麦随时间演变方式的重大转变。虽然古代品种是由激烈的竞争塑造的,但现代“精英”硬粒小麦经过育种变得不那么具有侵略性。在当今的农业系统中,农民依靠除草剂和肥料来管理资源,减少了植物直接竞争的需要。

结果,育种家选择了叶片更小、茎秆更短的作物。这些性状有助于植物将能量集中在籽粒生产上,而不是争夺光线和空间。

现代作物:从竞争到合作

研究结果表明,曾经帮助小麦在早期农业中取得成功的性状在现代农业中并不总是有用的。农业实践的改变重塑了小麦的生长和行为方式。从古代耕作到大规模工业化农业的转变,从根本上改变了世界上最重要的粮食作物之一的结构和策略。