《你知道吗水稻其实不喜欢水，红米其实是杂草》
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今天来聊一聊我们的口粮——水稻.
水稻（Oryza）是一种草,也是全世界一半人的能量来源,亚洲吃掉了全世界90%的大米.
水稻名字里有水字,而且从小到大看到的稻田似乎总是有水,很多人想当然地认为水稻是喜欢水的水生植物.其实往稻田里灌水主要是为了淹死杂草.
根据国际粮农组织（FAO）报告,水稻是唯一一种在泡在水里的情况下还能存活的谷类作物,给稻田灌水是重要的除草方式,可以避免杂草滋生和除草剂的使用.国际水稻研究所（IRRI）也表示,漫灌法是控制稻田杂草的最好办法.
稗草（barnyardgrass）、异花莎草（allflower umbrellaplant）等杂草都喜欢和水稻扎堆玩耍,完全不在乎社交距离.
如果不及时除草,水稻由于杂草的竞争就会减产.杂草有多可怕呢,每平方米只要有10株杂草,水稻的产量就会下降25%.而且,杂草的种子和稻米混在一起,会影响稻米的品质和.
虽然这些长期跟着水稻混生的杂草或多或少对浅水有一定适应性,但谁也没有水稻这样能适应大水漫灌.所以人类几千年来摸索出了水田种水稻的方法.
受到菲克第一定律的支配,水中的扩散系数只有空气中的万分之一,因此植物很难在水下呼吸.杂草的种子也需要氧气才能发芽,给它们灌灌水,就能把它们扼杀在萌芽状态中.
其实水稻也不喜欢被水长期浸泡.
被水淹的一段时间里,水稻会变得苍白疲软硬不起来.一般来说,水稻能忍受48小时的漫灌,然后要把水及时排干.等它们硬起来了后再重复几次漫灌.
不同水稻品种能忍受的水深不同,通常稻田的水深在5～20厘米.深水当然能淹死更顽强的杂草,但也会把水稻一起带着螺旋升天,所以农民伯伯需要掌握水深和野草数量之间微妙的平衡.
水稻是如何适应多水的环境呢?
稻米驯化可以追溯到9000年前的亞洲.虽然人类很早就开始用漫灌法种植水稻,但对这种方法的原理认识时间仅80年不到.
20世纪40年代二战期间,荷兰植物学家 MH van Raalte 在爪哇的茂物植物园开始研究水稻忍受漫灌的原理.经过几十年的研究,科学家们终于解开了水稻特别耐水的原因.
首先,水稻被水浸泡后会加速长高,让叶片露出水面,这就是泡苗助长.
接着水稻会自发让根部的一些细胞死亡,形成管道一样的通气组织（aerenchyma）.根部的通气组织和叶片联通,相当于吸管,让根部可以在水下自由畅快呼吸,通过这种方式把根留住.
而且秧苗在缺氧的情况下还能长出来类似潜水呼吸管的胚芽鞘（coleoptile）.
水稻的另一个技能是,当它们的叶子泡在水中时,叶子表面还能吸住一层空气,形成气体薄膜,这样叶片可以在水中进行间接的气体交换.
更神奇的是水稻的“酒量”还不错.
植物可以在短时间内进行厌氧呼吸,但是厌氧呼吸产生的代谢物乙醇会迅速累积,把植物毒死.但是,水稻的根对乙醇的耐受力很强,这样可以让它在长出通气组织前忍受一段时间的缺氧.
当然,也有少数杂草,比如水毛花（roughseed bulrush）是和水稻一样的半水生植物,能够忍受深水,所以它们是水稻除草剂的主要应用对象.
为了驯服水稻,人类也是花了很大的功夫.你大概不晓得,人类直到现在还在和想要变野的水稻搏斗.
你吃过所谓的红米吗,不是那个手机.这真是一种特别的水稻品种吗?其实不是.红米就是重新野化的水稻（weedy rice）,也就是想重新返祖的野草.
华盛顿大学路易斯分校的水稻学家 Kenneth Olsen 和同事于2013年发表在Journal of Evolutionary Biology上的一项研究发现,历史上水稻曾经历过两次驯化两次野化：先在非洲和亚洲分别独立被驯化,又在后来的1000年里经历了去驯化（de-domestication）,也就是回归野性.
所有被驯化的动植物都会出现驯化综合征（domestication syndrome）,对于水稻来说这主要是不会落粒（shattering）.
水稻的祖先还是野草时,还没成熟的种子就会自动弹飞,那农民伯伯还怎么去收庄稼?驯化后,种子会乖乖挂着直到成熟.另外,驯化后的水稻种子更大,发芽时也不会出现野生种那样的休眠期,这样种子们可以一起发芽生长,一家人整整齐齐被收割.
水稻驯化的另一大特征就是外壳——行话叫颖壳的颜色变浅.虽然非洲等地有些水稻的颖壳是彩色的,但大部分水稻的颖壳是卡其色的,放到田里看是金灿灿的.
野化之后,颖壳就会黑化返祖,变成黑色或者红色等较深的颜色.
红米就是个著名的野化品种,它是亚洲水稻Oryza sativa野化返祖的结果.棕米是一种比较少见的野化品种,它是亚洲水稻亚种indica野化的结果.
红米的颖壳黑粗硬,口感不如白米,而且产量也低很多.2005年发表在Weed Science上的一项研究发现,每平方米只要有25株红米,稻田的产量就会下降60%,因此红米就是稻田里妥妥的“杂草”.
从基因上来说,野货和正牌差别不大,就像没法区分哪吒和娜扎一样,因此能让红米扑街的除草剂也会把水稻带走.这也是红米可以嚣张横行的一个重要原因.好在红米的抗氧化剂花色素苷含量比较高,拿来作为保健食品卖反而可以卖得贵一些.
随着20世纪80年始的大机械化种植,水稻品种野化的情况越来越严重,欧洲和巴西40%以上的稻田都混有红米.
这是因为在过去使用人工插秧,水稻秧苗需要从秧田移植到稻田里.插秧时农民可以识别并手动剔除野化品种.但是现在越来越多采用机械甚至飞机直接播种的方式种田,把稻种直接撒在田里发芽生长.而野化品种和驯化品种在小时候难以分辨,等到长大了再跟它算账也晚了.
Olsen 表示：“对水稻来说,去驯化的品种是非常有攻击性的竞争者,它们在全世界导致减产.一些地方的农民已经放弃种驯化水稻,转而种这些野化的品种了,因为它们被当作健康食品宣传.确实,红米富含抗氧化物,因为抗氧化物是植物的防御物质,但实际上它们本质就是杂草.”
水稻名字里有水但不是因为喜欢水,就像学生名字里有学但不是因为喜欢学.
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