玉米为何成三大主粮之一？

时值秋分，秋意渐浓，新鲜的玉米作为应季美食之一，走上人们的餐桌。

吃着清甜鲜嫩的甜玉米、黏糯绵软的糯玉米，不少人可能会产生这样的疑问：玉米为什么可以和水稻、小麦一起成为世界三大主粮？明明也没有天天吃玉米呀，那么多玉米被谁吃了？

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唯一被人类“超级驯化”的作物

玉米原产于中南美洲，有着悠久的栽培和食用历史，在大航海时代欧洲殖民者“发现新大陆”后，进一步扩散到全球，成为今天全球适应性最广、种植面积最大的作物。

但现代的玉米不经人工干预的话，不能独立繁殖下一代。如果不去采摘玉米果穗，它的种子无法脱落到土壤中，更不能像许多植物那样依靠风力、动物传播，最终仍然只能依靠人力采收和播种，这使它被称为“超级驯化作物”。

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现代分子生物学研究将玉米的祖先指向大刍草，它的外形和玉米差距很大，植株矮小细弱，果穗大小和狗尾草类似，上面对生着少数容易脱落的籽粒，表面包裹着坚硬的稃壳。但如果将大刍草视为玉米的唯一祖先，仍然存在诸多“疑点”。

中美学者综合利用考古学、分子生物学、群体遗传学等研究手段提出了玉米的“二次起源假说”。在距今约 9000 年前，位于现在墨西哥西南部的小颖大刍草亚种被人类驯化并扩散，成为“初始驯化玉米”；又经过了大约 3000 年的时间，初始驯化玉米在墨西哥中部与高原大刍草亚种发生杂交，其后代在美洲得到第二次驯化，它就是现代玉米的祖先。

玉米之所以能和它的祖先有着如此大的差异，和它的遗传特点有关。基因组测序显示，玉米基因组中有 85%的序列属于“跳跃基因”，就是在染色体上的位置会发生改变。被驯化的玉米也是基因突变的结果，这个突变导致籽粒表面消失了稃壳，提升了可食用性。

跳跃基因还会影响花青素的合成，使得不同种类的玉米籽粒五彩缤纷。而许多人爱吃的糯玉米（东北叫“粘苞米”），是在我国西南地区出现的突变品种，支链淀粉含量较高，口感相比普通玉米格外粘糯，经喜爱黏食的傣族、哈尼族同胞人工培育后，现在已经得到广泛种植。

图丨Wikipedia

玉米高产有妙招

不做主粮也有用

尽管玉米和水稻、小麦都是禾本科植物，但在产量高、成熟期短等方面，玉米相比另外两种作物呈现出“碾压性”优势。这是因为，玉米属于“碳四植物”，而水稻和小麦都是“碳三植物”。

这个名称和它们的光合作用方式有关，水稻、小麦在与二氧化碳反应的过程中，都会合成分子中含有 3 个碳原子的有机化合物，但在这个过程中产生的催化酶还会吸附氧气，一定程度上影响了光合作用的效率。

玉米在吸收二氧化碳后，首先合成含有 4 个碳原子的有机物，再经过维管束鞘细胞的二次加工进行光合作用，最终产生三碳化合物。在这一过程中，不会额外吸附氧气，让植物自身能够吸收更多的二氧化碳，消耗更少的水和能量，得到更高的产量。这使得玉米具有更强的适应环境的能力，并且在二氧化碳浓度较低的环境里也可以正常开展光合作用。

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虽然现在玉米已经位居“杂粮”行列，但在农业领域仍然发挥着至关重要的作用。玉米的种子不仅供人食用，也是饲养禽畜的重要饲料来源。

玉米植株高大，相应的“草谷比”较高，每生产 1 千克玉米能对应产出 0.83 千克的秸秆。过去玉米秸秆主要用来做燃料，现在增加了肥料、饲料、基料、原料等多种利用模式。玉米秸秆经粉碎、腐熟、炭化等不同处理方式后，能作为肥料还田，提升农作物产量；青贮发酵后，秸秆中的有机物转化为氨基酸、糖等成分，能做成促进家畜育肥的粗饲料；加工后的秸秆还能成为培育食用菌、蔬菜的基料；富含木纤维素的秸秆可以用来生产纸张和人造板材。作为燃料的秸秆也在逐渐告别过去直接焚烧的形式，而是成为燃烧发电或沼气的原料。

所以，尽管我们现在不一定每天都直接吃玉米，但供我们食用的肉类、蛋类、奶制品、蔬菜、食用菌可能都有玉米的贡献。