谷种和狗尾草，狗尾巴草谷子

作者:冯百里(西北A&F大学教授)

说到狗尾草，人们的第一印象就是把它含在嘴里玩，玩的时候用狗尾巴草互相挠痒痒。那种美好的感觉至今记忆犹新！众所周知，它是培育小米的始祖。

关于狗尾草和谷子的成语我们都很熟悉，比如“良莠不齐”，就是说狗尾草在正常的谷子地里生长不规律。在古代，狗尾草被称为“病”，所以有学者认为“病不齐”是成语的原形。

实验室里的狗尾草(图片由张辉提供)

狗尾草耳朵的特写(图片由张辉提供)

狗尾草(Setaria viridis)，因其长有细长的果穗而得名，果穗上布满了成千上万的颗粒，在风中摇曳，像一只调皮的狗摇着尾巴。狗尾草是禾本科和狗尾草属的一种杂草，在全国各地都很常见。

小米耳朵(照片由田立新提供)

小米也是禾本科和狗尾草属的一年生植物。谷子与狗尾草相比，茎粗，分蘖少，叶片狭长披针形，毛细。穗状圆锥花序，每穗结数百至数千粒。谷穗成熟后一般为金黄色，种子椭圆形，籽粒多为黄色。小米去皮后俗称小米。

夏商周时期，谷子被称为“百粒之长”，一度是最重要的粮食作物。直到1950年，我国谷子的栽培面积还是1.5亿亩。时至今日，小米干饭、小米粥、小米饼等食物依然经常出现在我们的餐桌上。

小米法高(范光宇供图)

对小米起源的最早研究始于20世纪40年代。科学家分析了小米、狗尾草和法国狗尾草的杂交后代，确定狗尾草是小米的野生祖先。20世纪90年代以来，随着细胞学和分子生物学的进步，国内外对谷子近缘种的科学系统研究进入快速发展阶段，确定了几种谷子近缘种的染色体分组和组成以及谷子近缘种的系统发育关系。

狗尾草向小米的华丽转身是如何实现的？说起来，这个过程是漫长的。

第一，系统育种，定向选择。狗尾草植株矮小，生物产量低，容易掉籽，不能满足人们生产生活的需要。但很久以前，我们的祖先就发现了狗尾草的自然变异现象，于是选择了高产、适宜的个体进行栽培，如植株高大、穗大、无籽粒、分蘖少、气味多等。经过几千年的栽培、驯化和改良，诞生了一批高产优质、抗病抗倒的谷子新品种，狗尾草逐渐成为生产上栽培的谷子品种。

科研人员进行谷子杂交育种(宋会供图)

二是杂交育种。它是将两种优良材料杂交，然后对杂交后代进行筛选，获得既有双亲优良特性又无双亲不良特性的新品种的育种方法。例如，人们利用野生种狗尾草和谷子杂交和回交培育细胞质雄性不育系，利用谷子和抗除草剂狗尾草将狗尾草的抗除草剂基因导入谷子，培育抗除草剂的谷子新品种。

三是诱变育种。这是人们利用物理和化学因素诱导植物基因组发生变异，然后从变异的种群中选择出符合人们要求的单株/个体，进而培育出新品种的一种育种方法。自从1927年美国科学家H.J .马勒发现X射线可以引起果蝇的基因变异后，人们就利用X射线、γ射线、芥子气和中子来突变新的作物品种。随着中国航天技术的发展，小米先后由返回式卫星、high 空 balloon等进入Tai 空中。，并利用Tai 空的特殊环境诱变对其进行诱变，培育出新品种。

第四是生物育种。这是一项新的现代养殖技术。随着谷子基因组测序的完成，谷子的分子设计育种技术得到了进一步发展。科学家监测和预测小米等作物的生长发育和外界反应行为；然后，根据具体的育种目标，构建品种设计蓝图；最后结合全基因组选择、转基因技术、基因编辑技术和合成生物学，培育出符合设计要求的农作物新品种。科学家们正在根据生产和产业发展的需要，将抗病基因、矮秆基因、除草剂基因、风味基因、黄色素基因和高抗性淀粉基因引入小米品种，以创造出能够满足我们食用、饲用、观赏和药用多样化需求的小米新品种。

现代机械收割小米(照片由田立新提供)