為什麼玉米能在惡劣環境中生長（為什麼玉米被稱為）

2023-04-16 21:08:05

玉米是禾本科玉米黍屬一年生草本植物，原產於中美洲和南美洲，在全世界熱帶和溫帶地區廣泛種植，是優良的糧食作物。

作為我國高產糧食作物，玉米是畜牧業、養殖業、水產養殖業等的重要飼料來源，也是食品、醫療衛生、輕工業和化工業等不可或缺的原料之一。

玉米的種類很多，有的是作為糧食和飼料來用的，有的是當菜食用，還有加工型的，以及爆米花專用品種等。

除了玉米粒，玉米須、玉米杆和玉米皮等都具有一定的價值。比如玉米須含有粗纖維、粗蛋白、多糖和粗脂肪等，還具有一定藥用價值。玉米秸稈可以粉碎還田，變成有機肥料被農作物吸收。

在電影《星際穿越》中，為什麼把玉米設定為影片中的「末日作物」呢？玉米到底有何與眾不同？

在環境崩塌的世界末日，人類一定會處於食物短缺的一種狀態，那麼種植一種產量較高的農作物至關重要。相比小麥和稻穀，玉米的畝產量是最高的，同樣的種植面積，玉米可以養活更多人類。

玉米適應能力強，光合作用的效率高

在世界末日來臨之際，地球環境大面積沙化，沙塵暴肆虐，氣候乾旱，這要求農作物具備很強的適應能力和生存能力，而玉米是耐旱和耐熱的農作物之一。

另外，玉米的光合作用效率更高，這主要跟玉米是碳四植物有關，它與小麥、水稻這類碳三植物的光合作用的過程有所不同。

光合作用的核心就是利用光能把水和二氧化碳合成為有機物，這是身為植物的底層核心科技。植物細胞裡大部分成分都是水，因此光合作用所需的水分不是問題，而二氧化碳則需要從空氣中獲取，光合作用的核心就是把二氧化碳固定下來。

碳三植物的解決方案是用一種含有5個碳原子的化合物來與二氧化碳反應，反應之後能生成兩個含有3個碳原子的化合物。所以，我們管這類植物叫作碳三植物。

但是碳三植物有一個弱點，就是固碳過程中用到的催化酶，不僅能固定二氧化碳，還能固定氧氣。可是光合作用根本就用不著氧氣呀，催化酶幫助吸附氧氣，就成了幫倒忙的行為，這就導致碳三植物的光合作用效率相對較低。

這還不是最糟糕的情況。如果植物所處的環境溫度比較高，或者二氧化碳的濃度比較低，那碳三植物光合作用的效率還會進一步降低，甚至影響植物的正常生長。

碳四植物在固定二氧化碳這件事上，發明了一些新技術。它們採用蘋果酸或者天門冬氨酸來固定二氧化碳，在固碳的過程中只會吸附二氧化碳，不會吸附氧氣，這就大大提高了光合作用的效率。因為這兩種酸都含有4個碳原子，所以它們被稱作碳四植物。

碳四植物躲開了有缺陷的催化酶之後，得到了三個重要的優勢：

第一，排除了氧氣的幹擾之後，碳四植物在二氧化碳濃度較低的環境裡依然能高效地進行光合作用。這意味著玉米可以種植得更密集，密集當然就意味著更高的產量。

第二，在高溫的環境裡，碳三植物的效率迅速降低，而碳四植物幾乎不受影響。

第三，碳四植物只需要更短時間開啟氣孔，就能收集到足夠多的二氧化碳。這意味著，玉米可以通過減少氣孔開放的時間來減少水分的蒸發。換句話說，玉米比小麥和水稻都更省水。

所以說，玉米更加耐旱、更耐熱，光合作用的效率更高，能更好地適應世界末日的惡劣環境，這是玉米能成為「末日作物」的主要原因。

為什麼玉米的適應能力更好？

小麥和水稻是自花授粉的農作物，它們特別不容易發生雜交，也不容易得到外部的基因。而玉米則恰恰相反，它們的花是典型的單性花，雄花高高在上，而雌花則長在葉片和莖杆的夾縫裡。

你見到的玉米須，其實每一根都是都是一個雌蕊，當雄花的花粉落到這些雌蕊上時，就能完成授粉，而每一粒玉米種子，都是由一個受精卵發育而來的。

這種雄蕊與雌蕊距離較遠的特性，使得玉米需要風來完成授粉，就很容易發生雜交。

玉米的花粉在有風的天氣裡才會散落下來，而隨風飄蕩的花粉，大概率就會落到其他玉米植株的雌蕊上面。這樣，玉米就自然而然地完成了一次基因的交換。在這種模式下，玉米的植株越高，花粉自然就飛得越遠。

玉米容易雜交的特性，導致玉米的各個品種之間總是在不停地進行基因交換。而基因交換頻繁是有利於玉米保持優良基因的，這讓玉米能夠適應更加惡劣的環境，也就沒小麥和水稻那麼嬌氣了。

如果真的到了末日，玉米還真有可能拯救人類的命運。​

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來源:大河報-博覽