本文來源:國際科學 原創作者:芋頭先生
稻米,作為世界上最重要的農作物之一,是全球一半以上人口的主食。
研究表明,最早在約1萬年前,水稻便已在中國長江流域得到了種植,隨後傳播到東亞、東南亞和南亞,然後是中東、非洲、歐洲和美洲。
在此過程中,水稻進化並適應了不同的環境。但長期以來,我們對這種傳播所涉及的可能路線、關鍵時間節點和環境因素了解甚少。
近日,一個國際研究小組發現,發生在4200年前的一次全球降溫事件,可能是導致水稻品種進化並向北亞、南亞擴散的原因。
該研究發表在Nature旗下的Nature Plants雜誌上,其題目為Genomic history and ecology of the geographic spread of rice,中文翻譯為《水稻地理傳播的基因組歷史與生態學》。
該研究由紐約大學基因和系統生物學中心教授麥可·普魯甘南(Michael D. Purugganan)領導,研究團隊對1400多個水稻(包括亞洲水稻兩個主要亞種:粳稻和秈稻)全基因組序列進行分析,並結合地理、考古和歷史氣候數據,採用多學科方法重建了水稻發展的歷史,對其在亞洲範圍內遷移路線進行了分析。
「4.2k事件」後的水稻傳播
研究人員發現,在水稻種植歷史的前4000年,種植水稻主要局限於限於中國長江流域附近。然而,4200年前的全球降溫事件(也稱為「4.2k事件」),導致水稻不斷演變,品種逐漸多樣化,進化出溫帶和熱帶變種。新進化出的溫帶品種向中國北部、韓國和日本發展,而熱帶品種則傳播到東南亞。
亞洲粳稻8個亞種分布圖,箭頭表示假設的擴散路線(來源:參考文獻[1])
亞洲秈稻6個亞種分布圖(實心箭頭表示作者推斷傳播路線,虛線箭頭表示可能的路線)(來源:參考文獻[1])
在全球降溫事件之後,熱帶粳稻品種不斷進化,演化出更多品種,大約在2500年前傳播到東南亞區域的島嶼。
普魯甘南說:「這些發現得到了亞洲同行在水稻遺留物考古數據的支持,這也表明在『4.2k事件』之後,熱帶水稻向南遷移,(另一方面)水稻也適應了高緯度緯地區,進化出溫帶變種。」
水稻起源的爭論
在上個世紀初,對於水稻起源,各國仍有一定爭議,例如秈稻的英文名為indica rice,而粳稻英文名為japonica rice,我國幾代考古人員、歷史研究人員以及水稻研究人員為證明水稻起源於中國付出了巨大努力。
1921年,在河南省澠池縣仰韶村發現新石器時代的仰韶文化層(大約距今前7000年至前5000年),中國考古人員便已發現栽培稻的植物遺體和印有穀粒痕跡的陶片。
隨後,全國陸續發現新石器時代含有稻穀、炭化稻穀(米)、稻作生產工具的遺址100多處。
其中,具有重要意義的是1973年在浙江省餘姚縣河姆渡遺址中發現的稻穀遺存,距今年代約為約7000—5000年前。另一處重要遺址是1988年在湖南省澧縣彭頭山遺址出土的距今約7000~8000年的稻穀遺蹟。
隨著這些遺蹟不斷出現,在20世紀80年代中後期,國際上初步確定了中國是亞洲栽培稻起源地這一「水稻鼻祖地位」。
當然,在這個過程中,韓國學者也曾多次提出考古證據,並提出「韓國起源論」,但一如既往地被國際學界否定。