摘要：谷子起源于我国黄河流域，在古代有着丰富的称谓——稷、粟、粱都曾是它的名字。“江山社稷”中的“稷”指的便是谷子，“春种一粒粟，秋收万颗子”中的“粟”也是谷子，就连“黄粱一梦”里的“黄粱”，说的仍是谷子。

你认识这株植物吗？或许有人会说，这不就是狗尾巴草？其实，它不是狗尾巴草，而是谷子——也就是我们常说的小米。

谷子与狗尾巴草外形相似并非巧合，因为早在一万多年前，我们的祖先就将野生狗尾巴草驯化成了如今的谷子。

谷子起源于我国黄河流域，在古代有着丰富的称谓——稷、粟、粱都曾是它的名字。“江山社稷”中的“稷”指的便是谷子，“春种一粒粟，秋收万颗子”中的“粟”也是谷子，就连“黄粱一梦”里的“黄粱”，说的仍是谷子。

图片由AI生成

有人或许会好奇，谷子与狗尾巴草的味道差异显著，为何狗尾巴草的种子能被驯化成营养丰富又美味的小米？这背后，离不开人类漫长的选育历程。

在古代，人们选育优良品种依靠的是人工选择：从自然生长的群体中挑选所需个体进行繁育。想象一下，或许古时候有人发现狗尾巴草的种子可食用，便将种子带回种植，在后代中筛选口感更好的植株继续繁育。通过一代又一代人为选择好吃、抗病、高产的个体，经过数千年的积累，野生狗尾巴草最终被驯化成了如今的小米。

随着科技的进步，育种技术早已升级换代。尤其是二代、三代测序技术的发展，让科研人员得以重新“破译”这一古老作物的基因密码，借助基因工程手段实现优良品种的精准选育。山西农业大学生命科学学院生物信息系主任、教授李旭凯，就是其中一个为谷子装上“基因芯片”的人。

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李旭凯的日常工作，是通过解读不同谷子品种的DNA序列，探索谷子进化过程中品种基因差异与品质特性的关联。为什么有的谷子色香味俱全、营养丰富且产量高，而有的却口感不佳、长势孱弱？除环境因素外，它们的基因究竟存在哪些差异？又是哪些基因决定了品质的不同？这些问题始终吸引着他。

在解密谷子基因序列的过程中，李旭凯团队预测出许多可能决定品种差异的关键基因。但农业科研向来漫长，谷子从播种发芽到收获至少需要五个月，期间还需“看天吃饭”，若遇自然灾害，往往只能从头再来。如何缩短研究周期、加速优良品种培育？这成了团队急需解决的问题。

为破解这一难题，李旭凯团队以山西名优谷子品种晋谷21为材料，进行EMS化学诱变，希望通过这种方式增加谷子变异的可能性，筛选出提前开花结果的突变体。这是一项庞大的工程：每年需在十几亩的诱变群体、十几万株谷子中逐个筛选、仔细观察，寻找具有特殊表型的突变体，过程如同大海捞针。

科研人员每天穿梭于田间地头，弯腰累酸了腰，站立麻了腿，眼睛也因长时间观察而酸涩，但他们不敢有丝毫懈怠——每一株谷子都可能藏着他们想要的基因资源。

功夫不负有心人，经过近5年的筛选，团队终于发现了一株超早熟的迷你突变体。它株型娇小，适合室内大规模种植研究，且生长发育期仅两个月，远短于同类品种的五个月。团队为它取名“xiaomi”。

xiaomi已成熟（右），其野生材料还没有抽穗

然而，喜悦没多久，便迎来考验。这株提前成熟的谷子成了田间鸟儿的“美餐”，尽管团队日夜提防，等发现时，穗子上仅剩几粒种子，让大家心疼不已。

大田种植的xiaomi，上面是防鸟网

为保护这来之不易的成果，团队迅速将“xiaomi”植株带回实验室，转移到温室繁种。在温室里，温度、湿度、光照等环境因素都被严格控制，浇水、施肥更是精心细致，如同呵护刚出生的婴儿。经过努力，团队终于获得了足够数量的“xiaomi”种子，这才稍稍松了口气。

中国科学院院士、水稻模式植物体系“小薇”研发团队负责人钱前对“xiaomi”给予了高度评价：“C3的模式作物有小薇，C4的又有了‘xiaomi’，‘小薇’和‘xiaomi’共同筑起的基础研究领域新平台，将为保障国家粮食安全做出贡献。”

xiaomi刚抽穗（右），与模式植物拟南芥

依托“xiaomi”遗传体系的建立，李旭凯揭示了谷子驯化选择中代谢物定向变化的遗传机制，为解析小米重要代谢物的关键遗传基础奠定了基础。如今，团队已建立国际首个谷子全生育期基因表达数据库，借助该数据库和超早熟“xiaomi”遗传转化体系，原本需要8年完成的传统育种工作，现在仅需2年就能完成，大大加快了优良品种的培育速度。

展望下个十年，李旭凯团队有着更远大的目标：让谷子登上“太空粮仓”，在月球上种出第一株中国小米；让盐碱地、沙漠都变成金灿灿的谷田，一同将金色希望播向大地。

科学审核：李旭凯 山西农业大学生命科学学院生物信息系主任、教授

策划统筹：宋雅娟武玥彤

编辑整理：李欣哲

来源：光明网