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山地陸稻訴說的臺灣米傳奇

2020/10/05 中央研究院企劃製作
本文節錄自中央研究院「研之有物」科普平臺


米是人類重點糧食作物。數千年來,人類不斷汰選稻米,一代又一代馴化的故事,深藏在稻米的基因裡。中央研究院植物暨微生物學研究所邢禹依特聘研究員從山地陸稻的基因研究,破解了臺灣蓬萊米身世之謎,也找到南島語族遷徙的線索。


臺中65 號的超能力


臺灣人現在吃的米飯大多是「蓬萊米」,而常吃的米食,像米粉、粄條、碗粿等則是用「在來米」製成。但在日治時期之前,臺灣人吃的米主要是在來米,即「在地既有的米」;到了日治時期,為了迎合日本人的口味,才引進日本的「稉稻」,經改良後在臺灣大量種植,就是蓬萊米,意思是「來自蓬萊仙島的米」。


蓬萊米最有名的品種,當推1929 年問世的「臺中65號」,邢禹依解釋:「它不但品質好、能抗稻熱病,更重要的是,一年可栽種兩次。很多雜交育種都用它為親本,臺灣85% 以上的蓬萊米品種都是它的後代!」不過,臺中65 號為什麼一年可以栽種兩次,卻是農藝上存在已久的大謎團!


稻子為短日照植物,當它感受到日長時間短於某個臨界日長(取決於稻子品種)時,就會開花結果。臺中65 號由日本稉稻「龜治」和「神力」雜交而來,這兩種稉稻對日照長短非常敏感,在緯度較低的臺灣種植,會因為春、夏日照時間比日本短,導致稻子未發育完全就提早抽穗;而秋、冬日照時間比日本長,又會延遲抽穗,所以一年只有一穫,品質也不夠好。


可是兩種日本稻的後代──臺中65 號,無論日照長短都能正常抽穗結實,因此一年能種植兩次。過去已有學者發現:臺中65 號的第六條染色體上,有個感應日照長短、調控抽穗開花的基因Hd1,因為多出一段長達1901 個鹼基對的序列而失去作用。可是龜治和神力都沒有這段序列,這段序列究竟是從哪冒出來的?


山地陸稻亂入 造就傳奇品種


於是邢禹依定序了臺中65 號的DNA,並與龜治、神力以及幾個「嫌疑犯」詳加比對,赫然發現臺中65 號除了帶有龜治和神力的基因外,還含有兩種山地陸稻Muteka 和Nakabo 的基因序列,並包含那段多出的序列。


這讓邢禹依得以還原歷史現場:近一百年前,臺中州農事試驗場的試驗田裡進行著龜治和神力的雜交育種,湊巧附近田裡種植了山地陸稻,其花粉飛到新品種上發生雜交,把1901 個鹼基對的序列帶進臺中65 號的基因裡,使Hd1產生變異,讓新品種不再受日照長短擺佈。


在生物分類學上,陸稻和水稻同屬亞洲栽培稻,既能生長在水田也能適應旱地,栽種在水田的叫水稻,種植在旱地的就是陸稻了。邢禹依研究的陸稻都來自山地原住民部落,所以稱為山地陸稻。約五千年前,臺灣原住民以旱作方式種稻作為糧食。明末清初時福建沿海的漢人移民來臺,才引進「秈稻」和水田耕種技術。


破解臺中65 號的身世之謎後,邢禹依更加好奇臺灣最早的陸稻是從哪裡來的?因為這個答案可能藏有南島語族遷徙的線索。


陸稻基因暗藏南島語族遷徙路線?


邢禹依檢測了山地陸稻品種以及與馴化相關的基因,結果發現,臺灣陸稻的序列與亞洲地區的?稻、秈稻一致,說明臺灣陸稻來自於亞洲其他地區。那麼,陸稻又是如何遷徙到臺灣的呢?


邢禹依鑑定南科文化遺址的碳化種子,發現除了稻米,還有稷和黍兩種小米,臺灣原住民傳統上也有耕種這三種作物。從原住民對稻米和小米的稱呼用語及祭典儀式等方面來探討,可知小米占有神聖地位,表示原住民祖先可能來自於小米和稻米皆有種植的地區。另考量原住民「拔牙」的成年儀式,南科文化遺址出土的頭骨有拔牙的現象,顯示史前原住民也有類似習俗,應是承襲自原住民祖先的故鄉。因此邢禹依推測,稻起源自長江流域,後來與山東起源的黍、稷一起往南方傳播,進入臺灣,這個路線也許透漏南島語族遷徙的線索。


追溯了臺灣稻米的前世今生,邢禹依更放眼全球稻米的未來!山地陸稻擁有耐旱、耐鹽、抗病蟲害等特性,可成為改良稻作的基因寶庫,孕育出灌溉需求較低的水稻,因為農藝學家的使命就是餵飽全世界,邢禹依說:「我們沒辦法改變世界人口的成長,但我們可以為這個使命做好準備!」


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