台灣人吃蓬萊米不過百年,今日且能一年兩收,竟源於山地陸稻亂入的美麗意外

一期稻作陸續採收中,然而百年前的蓬萊米沒有穩定一年兩獲這回事。原來是山地陸稻意外與日本米混血,造就了一款可年收兩次的台中65號米。而且灌溉需求低的陸稻,有可能協助解救糧食危機?來聽聽中研院特聘研究員邢禹依的解答。

台灣人吃蓬萊米不過百年,今日且能一年兩收,竟源於山地陸稻亂入的美麗意外

為什麼這片田沒有水,也種得出稻子?(圖片提供:邢禹依)

台灣人是吃米飯長大的,不過,我們不光是「吃米不知米價」,往往連吃的是什麼米都搞不太清楚。我們現在吃的米飯大多是「蓬萊米」,而常吃的米食,像米粉、粄條、碗粿等等,則是用「在來米」加工製成。

但我們偏好吃蓬萊米,其實是日本時期才開始的。之前,台灣人吃的米主要是在來米,意思即「在地既有的米」。

日本時期,為了迎合日本人的口味,才引進日本的「稉稻」,經過育種改良後在台灣大量種植,就是蓬萊米,意思是「來自蓬萊仙島的米」

台灣食用蓬萊米,是近百年的事。圖為台東池上萬安村魏厝的友善稻田。(攝影:馬萱人)

蓬萊米育種最有名的品種,當推1929年問世的「台中65號」。「這個品種非常重要,學農的都會注意它,」中央研究院植物暨微生物學研究所特聘研究員邢禹依解釋:「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,台灣85% 以上的蓬萊米品種都是台中65號的後代。

不過,台中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。

原來稻子為短日照植物,當它感受到日長時間短於某個臨界日長(critical day length),就會開花結果,臨界日長則取決於稻子的品種。

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台中65號由日本稉稻「龜治」和「神力」雜交而來,這兩種來自溫帶的稉稻就對日照長短非常敏感,在緯度較低的台灣種植,春夏日照時間比日本短,稻子尚未發育完全就提早抽穗,秋、冬日照時間比日本長,又會延遲抽穗。所以它們一年只有一穫,品質也不夠好。

一年能兩獲的台中65號

臨界日長是決定植物是否開花的最短或最長光照時間。短日照植物的光照時間必須短於臨界日長,植物才會開花,長日照植物則反之。

可是兩種日本稻的後代――台中65號,卻對日照長短鈍感,無論日照長或日照短都能正常抽穗結實,以至於一年能種植兩次。

邢禹依的研究團隊成員、博士候選人吳正杰說:「子代和親代完全不同,這件事實在很弔詭。我們很想知道究竟發生了什麼事?」

過去已有學者發現:台中65號之所以對日照長短鈍感,是因為它的第六條染色體上面,有個感應日照長短變化、調控抽穗開花的基因Hd1,多出一段長達1901個鹼基對的序列,導Hd失去作用。可是它的親本龜治和神力都沒有這段序列。這一大段多出來的序列究竟是從哪裡冒出來的?這個謎團困擾了農藝學家數十年。

直到邢禹依的團隊研究發現:這一切起於一個美麗的意外。

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山地陸稻亂入,造就傳奇品種

日本來的水稻在緯度較低的台灣種植,春、夏稻子尚未發育完全就提早抽穗,秋、冬又會延遲抽穗,一年只有一穫,品質也不好。

邢禹依從台中65號的葉片萃取DNA做基因定序,並把它的基因組和龜治、神力以及幾個可能的「嫌疑犯」詳加比對,赫然發現台中65號除了帶有龜治和神力的基因之外,還含有兩種山地陸稻Muteka和Nakabo的基因序列,其中就包括那段多出的序列。

而且這段特殊的序列,在台中65號、Muteka和Nakabo三者染色體上,無論長度還是坐落的位置完全一模一樣。

謎底揭曉!邢禹依還原歷史現場:將近100年前,台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,附近的田剛好種植山地陸稻。因為當時育種家規定稻種每10年要種植一次以更新、保持種子的活性。就是這麼湊巧!

山地陸稻的花粉飛到育種中的新品種上,發生了雜交,把 1901個鹽基對的序列帶到台中65號的基因裡,使它的Hd1產生變異,新品種不再受日照長短擺布,可以一年兩穫。

透過基因定序分析發現,台中 65 號其實帶有四種品種的基因:龜治、神力、山地陸稻 Muteka 和 Nakabo。(圖片提供:邢禹依)

5000年前台灣已有陸稻 

從生物分類學來說,陸稻和水稻其實是同一「種」(species),都是亞洲栽培稻(Oryza sativa)。稻子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是來自於山地原住民部落,所以稱為「山地陸稻」。

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台灣最早種植的稻米就是陸稻。根據南部科學園區文化遺址挖掘到的稻米化石,大約5000年前,台灣史前的原住民即以旱作的方式種稻,作為糧食。

直到明末清初時,福建沿海一帶的漢人移民來台,才引進「秈稻」和水田的耕種技術。

至今,少數原住民部落仍在耕種祖先流傳下來的陸稻,再加上日本時期及近代育種學家到各個部落蒐集,目前已保留上百種的山地陸稻品種。現在,透過基因定序技術、親緣分析,從陸稻身上解讀出許多台灣稻米和人類的故事。(延伸閱讀:台灣爸爸+日本媽媽 「神明」也認證的台大鹿鳴米

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,進入台灣。黃色路徑顯示了從山東到台灣的傳播路線,這個路線也許透漏南島語族遷徙的線索。(圖片提供:邢禹依)

比方說:破解台中65號的身世之謎,甚至研究台灣最早的陸稻是從哪裡來的?後面這個問題可比台中65號的謎團更錯綜複雜,也更令邢禹依好奇,因為它可能藏有南島語族遷徙的線索。

陸稻是原生還是海外傳入?

首先要確認,山地陸稻真的是外來的嗎?會不會是在台灣獨立演變出來的?

邢禹依的團隊先用分子標記技術檢測山地陸稻的品種,發現大部分都是經過「馴化」的稉稻。再進一步分析幾個與馴化相關的基因,比對控制這類性狀的基因序列,結果發現,台灣陸稻的序列都跟亞洲地區的稉稻、秈稻一致,說明這些陸稻不是在台灣獨立馴化、發展出來,而是從亞洲其他地區來的。

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吳正杰解釋,如果是台灣野生稻獨立發展出來,即使馴化出相同的性狀,變異的基因序列不可能跟其它地區的稻米一樣。

那麼,陸稻是從哪裡遷徙到台灣的呢?再假設,陸稻是由史前原住民帶進台灣,這些人又打哪裡來呢?

中央研究院植物暨微生物學研究所特聘研究員邢禹依。

邢禹依的團隊鑑定了南科文化遺址的碳化種子,發現除了稻米之外,還有兩種小米,稷和黍,台灣原住民傳統上也有耕種這3種作物。再從原住民對於稻米和小米的稱呼用語,以及祭典儀式等方面來探討,可以知道小米占有神聖的地位,表示原住民祖先可能來自於小米和稻米都有種植的地區。

另外,考量原住民「拔牙」的習俗,也就是拔掉上顎兩顆側門牙作為成年的儀式,南科文化遺址出土的頭骨也有拔牙的現象,顯示史前原住民也有類似的習俗,應該是承襲自原住民祖先的故鄉。

於是從陸稻基因研究、化石調查,加上語言學和拔牙習俗等等研究,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,進入台灣,這個路線也許透漏南島語族遷徙的線索。

有芒的陸稻(左)與無芒的水稻(右,圖片提供:iStock)。人類以稻米為糧食,會選擇顆粒大的、產量多的、方便採收的稻子,久而久之,稻子的性狀就會被馴化,像是米粒變得大而飽滿、穀粒不具有芒、不容易落粒、植株直立而不倒伏等等。

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圖為山地陸稻,它多有稻芒,主要功用是防止鳥兒啄食稻穀,還可幫助穀粒落地或附著在動物身上,以便傳播。不過有芒的稻子收割和儲藏就不方便了。(圖片提供:邢禹依)

較不需水的陸稻 助解糧食危機

追溯了台灣稻米的前世今生,邢禹依更放眼全球稻米的未來。尤其在現今全球暖化、農業用水有限、人口暴增的情況下,山地陸稻擁有耐旱、耐鹽、抗病害、抗蟲害等特性,可成為改良稻作的基因寶庫,孕育出灌溉需求較低的水稻。在當前水資源短缺的情況下,獲得最大的稻作生產效益。

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!」(延伸閱讀:彰化壽米屋在田間裝「監視器」?賣米郎陳肇浩用手機種稻 為台灣米鑲金

邢禹依(右1)與研究團隊成員之一吳正杰(右2)。「我們學農的是看天吃飯,也比較認命。」邢禹依笑著說:「因為研究的材料都是種出來的,但水稻生長期長,又容易受氣候影響,再加上台灣會有颱風侵襲,被風吹倒、被水淹……,幾個月的心血一下子就泡湯了,哭也沒有用,只能等到下一季,重新再來。」(圖片提供:邢禹依)

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*本文作者:張容瑱,美術編輯:林洵安。原刊登於《研之有物》,未經同意請勿轉載。原文標題:山地陸稻很有事!破解臺灣蓬萊米身世,發現南島語族遷徙線索。

責任編輯:陳子瑜
核稿編輯:馬萱人

研之有物

研之有物,取音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。編輯群走訪中研院各處,親身採訪研究團隊,再寫成科普報導。帶您直擊研究前線,探究科學和生活的關係。一起永保好奇心,探索這世界! 

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