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圣路易斯华盛顿大学新闻

藏在显眼的地方

早期的水稻种植者无意中给了谷仓里的草很大的帮助,帮助一种水稻模仿者生根,这种模仿者现在被认为是世界上最糟糕的农业杂草之一。

浙江大学、中国科学院和位于圣路易斯的华盛顿大学的最新研究提供了基因组证据,表明稗子(棘皮草)受益于人类的耕作实践,包括持续的人工除草,因为它在大约1000年前从长江地区传播开来。

Barnyard grass是一种全球性的入侵性杂草,主要生长在农作物和谷类作物中。这项新研究发表在9月16日的《自然生态学》杂志上进化。

奥尔森

在亚洲,稻农传统上用手播种和除草。任何突出的杂草都很容易被发现和清除,”说,肯尼斯奥尔森,艺术和生物学教授科学。“经过几百代人的培育,已经培育出了一些专门生长在稻田里的禾本科植物,它们与水稻非常相似。这使得他们能够逃脱侦查。”

奥尔森在这项新研究的数据分析和解释方面进行了合作。他正在与该研究的通讯作者、浙江大学的范龙江(音译)合作进行与水稻进化基因组学和农业杂草进化相关的其他研究。

这项研究对模仿水稻和非模仿杂草的基因组进行了测序,作为了解这一过程如何发生的一步。

常见的禾本科植物(顶部)有红色的茎,而类似的禾本科植物有绿色的茎——更像水稻。(图:Jordan R. Brock/华盛顿大学)

这种形式的模仿,称为Vavilovian模仿,是杂草模仿驯化植物的一种适应。在稗子草的例子中,模仿水稻的植物像水稻一样直立生长,而不是像大多数稗子草一样沿着地面蔓延。它们也有像水稻一样的绿色茎,而不是通常在杂草中发现的红色茎。

奥尔森说:“大约一万年前,随着农业的出现,地球上的人类开始为自然杂草丛生的植物创造一个美妙的栖息地。”“最成功和最具侵略性的农业杂草是那些进化出的特性,使它们能够逃脱检测,并在这个肥沃的新环境中繁殖。”

研究人员估计,在中国历史记录显示区域经济中心正从黄河流域向长江流域转移的同时,也出现了类似的克鲁滨逊-加利大肠杆菌。在宋朝的这一时期,人口迅速增长,对大米作为主食的需求是最重要的。也是在这个时候,一种叫做“春巴”的快熟抗旱水稻品种从东南亚引进长江流域,一年可以收获两次。在这些条件下,稻田的杂草管理可能已经加强。

然而,普通的稗子草是美国主要的农业杂草在美国,模仿水稻的形式从来没有在主要的水稻种植区——南密西西比河谷得到广泛的推广。

奥尔森推测,这是因为美国的稻农依赖机械化耕作,而不是手工劳动。

他说:“如果没有农民亲自下地播种和除草,杂草在视觉上就无法与水稻作物融为一体。”

tractor机械化耕作所施加的选择压力与手工耕作不同。(照片:在上面)。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2019/09/hiding-in-plain-sight/