近日,由谢菲尔德大学的单义翔博士与Colin Osborne教授领衔的国际研究团队,在《Current Biology》杂志上发表了一项关于农作物演化的重要研究。该研究揭示了早期人类农业耕作实践如何意外地塑造了小麦的竞争性状,使其演化为具有极强侵略性的“战士型”品种。
研究发现,在距今约1000至2000年的早期农业环境中,由于种子被密集种植在耕地中,植物面临着前所未有的生存竞争。为了在有限的空间内获取阳光与资源,那些生长速度更快、叶片更直立、能够压制邻近植株的个体获得了更高的存活与繁殖机会。研究人员利用功能结构植物(FSP)模型进行模拟分析,证实了叶片角度在这一演化过程中的核心作用:更陡峭、更直立的叶片使小麦在生长初期就能占据空间优势,从而遮蔽竞争对手。
然而,这种“战士型”性状在现代农业中却显得不再适用。Colin Osborne教授指出,现代高产农业体系依赖于除草剂和肥料的精准投入,这降低了植物对光照和空间的直接竞争需求。因此,现代育种专家致力于逆转这种演化趋势,通过选择叶片更小、茎秆更短的品种,将植物的能量从“竞争”转向“产出”,从而实现从“竞争型”向“协作型”作物的转变。
这项研究不仅阐明了人类耕作方式如何深刻改变了农作物的生物学策略,也为未来作物改良提供了重要的演化视角。
Reference: Shan, Y., et al. (2024). Ancient farmers accidentally created aggressive “warrior” wheat. Current Biology. DOI: 10.1016/j.cub.2024.08.068