暢談“超級作物”

2022-11-27 05:08:48策劃本刊編輯部

大自然探索 2022年10期

策劃本刊編輯部

撰文楊斧

面對種種壓力，科學、合理地開發(fā)和培育產量高、品質優(yōu)、環(huán)境適應力強的“超級作物”，是眾望所歸。

大自然是博大精深的。地球陸地上的植物和真菌種類經過幾億年的演化發(fā)展，已有百萬之眾，它們當中還蘊藏著目前人類尚無法完全認知的極為豐富的遺傳基因。與之相比，目前作為農作物已經開發(fā)利用的物種和遺傳資源，實在不足以應對人口增長、可利用土地面積減少和淡水資源匱乏的現實。農業(yè)科學家一直在探索“超級作物”。

西紅柿與土豆雜交令人期待

據報道，英國人保羅·漢索經過15 年反復試驗，終于成功培育出一種“一藤雙生”植物，即植株上面結出西紅柿，地下長土豆

1980 年的《科學年鑒》上登了一則消息：聯邦德國蒂賓根普朗克生物研究所的植物生理學家梅爾徹斯和他的同事，在1978 年利用細胞融合技術培育出第一個西紅柿與土豆的雜交品種——具有在同一株植物上長出兩種作物的能力，即在地面上長出西紅柿，而在土壤內長出土豆。但研究者當時不知道這種雜交品種能否繁殖出不低于原種品質和產量的后代。

西紅柿和土豆都是風靡世界的作物。它們的雜交品種如成功面世，將給全世界的農民和“美食者”帶來“魚與熊掌兼得”的驚喜。但時間過去了30多年，筆者再沒聽到過這方面的消息。直到幾年前在互聯網上一次無意間的瀏覽，才對此再燃希望之火花。

2016 年，有新聞報道稱：英國人保羅·漢索經過15 年反復試驗，終于成功培育出一種“一藤雙生”植物，即植株上面結出西紅柿，地下長土豆。為了說明其真實性，這則報道還附上了漢索和他培育的“新品種”的照片。從照片上看，這株猶如“斯芬克斯”的植物可謂土豆和西紅柿雙豐收，令人叫絕。但轉念一想又讓人感到疑惑：在“愚人節(jié)”消息常娛樂大眾，計算機軟件拼圖易如反掌的時代，這種圖片制作只需動動手指就可能完成。當然，如果從當代農業(yè)發(fā)展的角度考慮，我們的菜園和大田中希望有這種“超級作物”誕生，而且越多越好。這不光關乎人類菜籃子的充實，更是生態(tài)農業(yè)、健康農業(yè)的希望所在。

人們之所以在土豆和西紅柿身上打主意，有其內在的科學道理：這兩種植物都來自美洲，在植物學上都屬于茄科植物，親緣關系不算太遠，其在細胞結構和遺傳基因上存在某些共性。但目前農業(yè)上種植的土豆和西紅柿已經經過幾百年的人工培育，與原生種在生物學性狀和生態(tài)適應性上漸行漸遠，若將二者合一，即使能產生能育的后代，其口味的變化和原種毒性的再現也是應用上的巨大障礙。因為這種新品種是拿來吃的，不是用來賞玩的新奇植物，所以并非是一個人利用常規(guī)育種方法十幾年就能成功培育的。與其相比，同為茄屬的茄子和土豆之間的雜交育種可能更現實一些，但不會有土豆、西紅柿雜交成功所能取得的轟動效果。

菊芋和向日葵雜交不妨一試

菊芋和向日葵都是原產于北美大草原的菊科向日葵屬植物，而且在遠離故土的其他溫帶地區(qū)也栽培廣泛，堪稱“明星作物”。這兩者與上述西紅柿和土豆的組合有著相似的性狀，即向日葵是以地上部分的果實（俗稱葵瓜子）風靡世界，而菊芋卻以地下生長的塊莖令世人追求。而且二者之間的親緣關系更近，雜交后的“新品種”體內產生潛在毒性物質的可能性很小。

與向日葵相比，菊芋不僅身材略矮小，而且長在莖頂部的花盤（頭狀花序）也小得多，結出的籽實很小，沒什么可食用的價值。但菊芋卻把繁衍后代的功夫用在了地下塊莖上，將光合作用產生的有機物質大量儲藏在其中，成為來年春季再度萌生新植株的儲備糧，這是一年生的向日葵所不具備的生物學特征。正是菊芋的這種生存之道，為原產地的印第安人提供了重要的食物來源。他們稱菊芋根為“太陽根”，并在苗床上種植，以備早春食物短缺時食用。

“明星作物”向日葵以地上部分的果實（俗稱葵瓜子）風靡世界

菊芋身材矮小，長在莖頂部的花盤（頭狀花序）也小，結出的籽實很小，沒什么可食用的價值。但菊芋卻把繁衍后代的功夫用在了地下塊莖上

菊芋的塊莖常常被俗稱為“洋姜”，比土豆含有更多的礦物質，比菠菜含有更豐富的鐵元素，而所含鉀元素是香蕉的六倍

17 世紀初，加拿大的法國移民將這種塊莖帶回歐洲栽植。很快，這種被稱為“加拿大土豆”的作物因其口味適合當地貴族而開始流行，并激發(fā)人們設計出了許多大膽的食譜。但到了19 世紀后，與真正的茄科植物土豆相比，在耕作方法和大眾化口味上，菊芋相形見絀，失去了優(yōu)勢，名氣漸小，甚至淡出了人們的視野。

菊芋的再度崛起，是現代的有機農作物園丁和營養(yǎng)研究人員重新發(fā)現的結果。他們經過深入調查研究發(fā)現，菊芋的塊莖比土豆含有更多的礦物質，比菠菜含有更豐富的鐵元素，所含鉀元素更是香蕉的六倍。這種塊莖還含有豐富的碳酸鈣和二氧化硅，對牙齒和骨骼有好處。菊芋也是低聚果糖(FOS)的良好來源，這種果糖能增加腸道下部的雙歧桿菌數量，從而促進腸道健康，有利于人體免疫力的提高。尤其是菊芋塊莖不含淀粉，但含有菊粉。在肝臟中，菊粉被轉化成糖原。糖原是一種多糖，可以穩(wěn)定血糖水平，進而減少饑餓感，抑制食欲。此外，菊粉能刺激胰腺分泌胰島素，因此非常適合早期糖尿病和成年型糖尿病患者食用。

從種植的角度考慮，菊芋的可食用體積是同等面積的土地上馬鈴薯的三到四倍，而且只需要很少照料。因此，即使在房前屋后、路邊和地頭零散種植，只要有足夠的光照條件，不經意間也能帶來收益。在我國，菊芋的塊莖往往被俗稱為“洋姜”，塊莖做醬菜食用，多在農家零散種植，很少占用農田大規(guī)模栽培，進一步開發(fā)利用潛力很大。如果菊芋與向日葵雜交育種成功，一種新興的優(yōu)質油料和菊粉產量雙贏的“超級作物”將為農民帶來更加巨大的收益。

牛蒡——身邊的“準超級作物”

牛蒡是一種菊科二年生草本植物，原產于歐亞大陸的溫帶地區(qū)，在我國南北各地較濕潤的山谷、草地都不難見到。它具有像成人那樣高的粗壯的莖，在地面上叢生著像大象耳朵一樣寬大的葉子，一個強大的肉質主根深入泥土；初夏許多紫色的小花組成頭狀花序，在眾多綠色帶鉤的刺狀總苞簇擁下開在莖頂。這一切都顯示出它在陽光雨露的關照下，具有超強的體魄，生物量遠超周圍的小草和農田中的許多栽培作物。因此，牛蒡很早就受到人類的青睞，在歐洲一些國家因其體形龐大被稱為“熊植物”。

牛蒡是一種菊科二年生草本植物，在陽光雨露的關照下，具有超強的體魄，生物量遠超周圍的小草和農田中的許多栽培作物

不論是在中國的大部分地區(qū)還是在歐洲，牛蒡由于具有很重的苦味，并沒有被視為食用植物而進入農田和菜園，但它的根、種子（瘦果）以至莖葉都被視為解毒良藥，利用和栽培較普遍。

在日本，牛蒡的根和嫩芽備受重視，被視為最受歡迎的蔬菜之一。為了滿足大量的需求，目前供食用的牛蒡被種植在大型產業(yè)化的種植園里。牛蒡的根生長在松軟肥沃的土壤中，可以長到棒球棒大小，有強烈的堅果味道。這種蔬菜會被加入湯中、油炸成天婦羅，或者與海草、胡蘿卜和其他蔬菜混合，用芝麻油煎，然后用姜和醬油調味，再配上米飯和魚食用。嫩芽的味道則類似一種可食用的薊類植物。因為它們本身的苦味很重，需要佐以特制的調味汁食用，使其具有特殊的鮮美味道。

在日本，牛蒡的根和嫩芽備受重視，被視為最受歡迎的蔬菜之一

現代的研究表明，牛蒡根具有較高的營養(yǎng)價值。它不僅含有蛋白質、維生素C、B1、B6、B12和E，以及許多礦物質（包括碳酸鉀、硫、二氧化硅和錳），而且像菊芋等許多菊科植物一樣，這種肉質根中的碳水化合物主要由菊粉構成，這使得它成為糖尿病患者理想的飲食之一。牛蒡的體內還有許多有利于人體健康的次生代謝產物，如牛蒡苦味堿，牛蒡甙、鞣質、揮發(fā)油等。牛蒡也是一種油料植物，通過對產于我國遼寧的樣品進行分析發(fā)現：其蒴果含油18%，其中油酸占25.5%，亞油酸占56.6%，亞麻酸占7.9%。由此可見，牛蒡是一種根、莖、葉和果實都有較高利用價值的植物，具有培育高產、優(yōu)質，食用和藥用兼得的“超級作物”的潛力，應該引起人們的特別關注。

月見草——老作物的新貢獻

月見草雖相貌平平，但當夜幕降臨時，動人的一幕出現了：它那嬌嫩的亮黃色花朵開始綻放，香氣四溢……

月見草屬于柳葉菜科月見草屬，這一屬有119 種，都原產于美洲，是當地原住民的一種傳統(tǒng)食用和藥用植物。在夏季明亮的陽光下，這種身材高挑的野草看起來相貌平平，難以引人關注。但當夜幕降臨時，動人的一幕出現了：它那嬌嫩的亮黃色花朵開始綻放，一股怡人的香氣很快彌漫在空氣中，接踵而至的傳粉昆蟲——斯芬克斯蛾就像被施了魔法似的在花叢上盤旋。雖然每朵花只開一晚，但眾多的花朵此起彼伏，花香蛾舞的夜景往往持續(xù)到初秋。

月見草和粉色的斯芬克斯蛾。月見草是一種易于栽培，有較高醫(yī)療保健價值、食用價值和觀賞價值的“超級作物”

難怪這種迷戀夜色的植物在17 世紀被引種到意大利后，很快就讓受文藝復興影響而具唯美氣質的歐洲民眾為之傾倒，他們甚至為了欣賞這種花在夜幕降臨時斯芬克斯蛾的表演而推遲去劇院欣賞歌劇的演出，以至歐洲巴洛克時期的貴族都爭相在花園中栽種月見草。很快，中產階級也跟風而上。這種時尚一直延伸到平民百姓身上。

后來，月見草也在農家的田園中占據了自己的位置。至此，它的食用價值才逐漸被歐洲民眾所認識：那時的農民在對月見草進行簡單的分蘗繁殖時，發(fā)現這種二年生植物的粗壯主根在第一年結束時呈粉紅色，且鮮美多肉，像煮熟的嫩火腿，有一股類似婆羅門參的細膩味道。人們還發(fā)現，月見草的嫩葉適于拌在沙拉里吃，而它那些迷人的黃色花朵則是一種很好的食用裝飾。于是在觀賞之余，月見草又作為一種美食來到歐洲人的餐桌上。

從20 世紀80 年代開始，在月見草的觀賞和食用價值之外，醫(yī)生和營養(yǎng)師們又把注意力轉向了月見草的醫(yī)療保健價值?？茖W分析表明，月見草種子中富含可食用的油脂，其中亞油酸占70%以上，尤其令人驚嘆的是月見草油中10%左右為γ-亞麻酸。γ-亞麻酸是人體產生前列腺素的一種脂肪酸，月見草油因此成為世界上使用最廣泛的植物補充劑之一。一些臨床研究已經證實：這種油在治療濕疹方面很成功，對類風濕關節(jié)炎有顯著的治療作用；服用這種油，有助于延遲糖尿病神經病變(神經損傷)的發(fā)生和發(fā)展?？茖W研究也表明，γ-亞麻酸可降低膽固醇，降血壓和消除血栓。

月見草的生態(tài)適應性強，有很強的自繁能力，只要有一定的光照條件，就可以在較貧瘠干燥的砂質土壤中生長，不需要特殊照顧。而生長在較肥沃土壤中的植株產生的種子油中，γ-亞麻酸的含量反而更低。因此，月見草是一種易于栽培，有較高醫(yī)療保健價值、食用價值和觀賞價值的“超級作物”，應該受到重視。

開發(fā)耐鹽“超級作物”——海邊月見草

中國已經引種栽培了大約10 種月見草，它們都早已“逃出”了花園，成了自由的野生者，在各自適生的環(huán)境中繁衍生息。其中，原產于美國和墨西哥東部海灘上的海邊月見草早已在我國福建、廣東等地的海邊沙灘上蔓延生長。由于這種月見草花大艷麗，又有“海芙蓉”的美譽。

科學家研究發(fā)現，海邊月見草也與它的近親月見草相似，種子中含有較高的γ-亞麻酸，而且花粉產量大，營養(yǎng)豐富，開發(fā)利用價值高。尤其令農業(yè)和植物專家青睞的是，它不僅本身就是一種潛在的超級鹽生作物，而且也為更多耐海水作物的培育提供了優(yōu)質的基因。

原產于美國和墨西哥東部海灘上的海邊月見草早已在我國福建、廣東等地的海邊沙灘上蔓延生長。這種月見草種子中含有較多的γ-亞麻酸，而且花粉產量大，營養(yǎng)豐富，本身還是一種潛在的超級鹽生作物

耐鹽植物紅樹林，這些耐鹽植物的科學、合理利用對農業(yè)的發(fā)展有著深遠的意義

眾所周知，生命起源于海洋，目前的陸生植物雖然早已離開了“生命的搖籃”，但在它們的遺傳物質中仍有可能遺存著適應海水條件的基因。而一些植物在適者生存的長期演化過程中又逐漸形成了耐鹽的生態(tài)習性，在海濱的潮間帶或土壤含鹽量較高的環(huán)境中繁衍生息，成為“鹽生植物”或“耐鹽堿植物”。其中最典型的鹽生植物是在我國華南和華東南部沿海灘涂上就能見到的紅樹林植物，如紅樹、秋茄、海蓮、海漆、桐花樹、欖李、海桑等。此外，有些耐鹽堿植物則生長在間接接觸海水的海灘上，如我國黃河入?？谔幋笃植嫉霓伎浦参稃}地堿蓬；還有些則主要生長于氣候干燥的內陸荒漠的鹽堿地上或鹽湖周圍，如檉柳、胡楊、沙棗、酸刺（醋柳）、駱駝刺和白刺等。在形形色色的耐鹽堿植物中也有一些是傳統(tǒng)的栽培作物，如甜菜、粟、棉花、高粱、向日葵等。