馴化使「身體界線」消失

人類馴化植物，植物會產生什麼樣的變化呢？在過去，我們已經討論過所謂的「馴化症候群」（domestication syndrome）：可以吃/用的部分變大、多年生變成一年生、雌雄異體變成雌雄同體、有毒變無毒等等...這些都是植物被人類馴化之後發生的變化。

但是，隨著農業逐漸地「工業化」，農人追求在單位面積的土地上種植更多的農作物以提高產量；於是能夠被高密度種植的品系紛紛出籠...對植物會造成什麼樣的變化呢？

最近有研究團隊，以棉花為模式，研究馴化對棉花的影響。他們收集了40個野生種、91個半野生種以及42個栽培種棉花。

棉花。圖片來源：維基百科

野生種來自於非洲、西亞、澳洲與美洲；半野生種包括了高地棉（G. hirsutum）的7個半野生種；而栽培種則包含了四個知名的栽培種：高地棉、海島棉（G. barbadense）、草棉（G. herbaceum）與樹棉（G. arboreum）。所有這些棉花，都已經在中國栽種了至少10年。

他們主要探討這些棉花在不同光強度（2000 μmol m⁻² s⁻¹與400 μmol m⁻² s⁻¹）之下的光合作用速率、葉片結構、以及地上生物量。

結果發現，在低光度下，光合作用速率以栽培種最高、半野生種其次、野生種最低；氣孔導度（氣孔張開的程度）則以半野生種最高、栽培種其次、野生種最低；蒸散速率（transpiration rate）則以半野生種最高、栽培種其次、野生種最低。這些數據意味著，隨著馴化的發生，棉化愈來愈能適應低光度的狀況，也就是說，人們有意無意地挑選出了能夠被高密度種植的品系，或者說，不具有「身體」界線的品系。

那麼，在高光度下，這些棉花又如何呢？研究團隊發現，高光度下光合作用速率以及氣孔導度、還有蒸散速率都是以半野生種最高、栽培種其次、野生種最低。也就是說，在高光度時，栽培種反而表現得不如半野生種。

為什麼半野生種在高光度下表現得反而比栽培種好呢？這可能是因為當時還沒有展開高密度種植，所以半野生種在高光度下表現得反而比較好。

雖然還沒分析其他的農作物，但是經常被大量種植的農作物，如水稻、小麥、玉米等等，如果也出現類似的變化，應該也不意外。

所以，馴化會讓植物更能忍受高密度種植。原本植物其實也是有「身體界線」的，畢竟旁邊的植物會將光合作用所需的紅光吸走，留下無法激發葉綠素的紅外光。我們在研究植物對光的反應時也知道，紅外光可以讓植物出現所謂的「陰影趨避」（shade avoidance）反應。

但是，當我們為了要提高產量，而開始進行高密度種植時，這就意味著我們在選拔具有有限甚或消失的陰影趨避反應的植物。另外，高密度種植也使得植物們不僅要忍耐距離超近的左鄰右舍們，還得容忍因為高密度種植所帶來的副作用：低光度。

雖然育種專家們其實只是挑選高產量的品系，但是在那樣的環境下還能維持高產量的農作物，必須要能夠忍耐低光照與紅外光所產生的陰影趨避反應。於是，我們在有意或無意間，挑選出了無視身體界線的品系！

參考文獻：

Lei, Z., Jia, M., Wang, H., Carriquí, M., Niinemets, Ü., Chen, Y., He, Y., Li, Z., Sun, D., He, Z., Li, X., He, D., Zhang, W., Liu, F., & Zhang, Y. (2024). Improvement in photosynthesis under different light intensities is highly linked to domestication stages in cotton. The Plant Journal. https://doi.org/10.1111/tpj.17099