淀粉加热糊化时,籼米需要的温度最高,粳米次之,糯米最低;所需的时间是籼米最长,粳米次之,糯米最短,所以煮粥时,糯米最快,籼米最慢。
现代玉米的祖先
自从1942年,著名航海探险家哥伦布发现美洲新大陆,并把玉米种子从古巴带回西班牙后,玉米便很快传遍了整个欧洲。显然,在哥伦布发现玉米之前,美洲大陆上的印第安人已经种植玉米了,但是玉米的起源地、被改良的时间以及它的祖先是谁等问题,一直使学者们迷茫不解,几个世纪以来,考古学家、人类学家、植物学家和历史学家为此付出了极大的努力。
科学家们对玉米是由什么植物进化而来的争论最为激烈。最早的经典理论认为,现代玉米是从在墨西哥和中美洲发现的一种叫大刍草的植物进化而来的。因为根据研究发现,现代玉米与大刍草的亲缘关系较近,都有10对同源染色体,并且在它们之间可以自由杂交。除此以外,玉米与大刍草的杂交种在形成性细胞的减数分裂中,每一对同源染色体进行配对时,染色体间交换基因几乎像在玉米中一样经常发生。这种染色体交叉和基因交换的发生,表明两种染色体在遗传上有密切的亲缘关系。然而针对这种传统的理论,美国波士顿大学考古学家理查德·马克尼施提出了疑问,他说,考古学上有许多证据表明,玉米比大刍草出现要早,所以主张由大刍草进化为玉米尚缺乏足够的证据。
不久之后,美国威斯康辛大学的胡·艾尔提斯提出了一个新的大刍草理论,他认为玉米果穗并非是从大刍草的果穗(雌穗)进化而来的,而是从大刍草的雄穗,通过“灾难性的性演变”而产生的。可是在他的理论中所提及的“灾难性的性演变”,无法得到考古学上的证实,艾尔提斯的假设也和经典理论一样,缺少足够的证据。
后来,美国科学家罗伯特·雷威斯和保尔·曼杰尔斯达夫,提出了与大刍草理论完全相反的观点,他们认为栽培玉米的祖先是野生有稃玉米。两位学者推测,一年生大刍草不仅不能进化为玉米,它本身反倒是由玉米进化而来的。然而随着研究的不断发展,他们不得不改变了原先的看法,尤其是在1979年,一种新的多年生的大刍草被发现,它具有强化的地下茎和发达的根系,而且被证明是二倍体。当时,美国学者格里松·威尔克斯立即意识到,多年生大刍草与驯化早期阶段的栽培玉米中的一个品系进行杂交,会产生出不同的一年生大刍草。
威尔克斯的假设引起了曼杰尔斯达夫的极大兴趣,并决心用实验去验证这种假说。1979年6月,曼杰尔斯达夫用大刍草作母本,用墨西哥爆裂玉米作父本进行杂交,得到F1代(子一代)杂交种子。第二年春天,F1代种子在阿根廷种植,植株开花结果,除了进行自交得到F2代(子二代)种子外,还利用F1代与大刍草亲本进行了回交,并得到了回交一代的种子。在F2代种子长出的植物中,可以分离出一年生大刍草、多年生大刍草、一年生玉米和多年生玉米。而回交一代的植物中,仅有一年生大刍草和多年生大刍草。杂交的结果为威尔克斯的假说提供了一个强有力的证据。
关于玉米起源的争论已持续了一个多世纪,目前大多数学者比较倾向于赞同威尔克斯提出的假设,即现代玉米的祖先是多年生大刍草和原始玉米。但是,许许多多的假说,许许多多的理论还有待于得出一个完全统一的、令人信服的认识。
玉米棒和它的红缨穗
玉米棒子就是玉米的雌穗。从植物学上来看,玉米的雌穗就是玉米茎上的一个分枝,只不过这个分枝发生了形态上的改变,我们叫它变态枝。我们首先拿来一个成熟的玉米棒子来观察一下,一个成熟的玉米穗,最外面包着的是几层片状的东西,它和植株外面的叶片差不多。其实它就是一种变态叶,它的上面宽大的叶片部分退化掉了,只剩下叶鞘部分包在玉米雌穗的外面,这种叶片我们叫它玉米的苞叶。这些苞叶是长在雌穗的茎部一段很短但是又分子节的雌穗穗柄上的。其实这段穗柄就是一种变了态的茎,只不过这个茎的节间没有明显地伸长。去掉这些部分就是核心部分了,一排排金灿灿的籽粒整齐地长在穗轴上。
那么,这些金灿灿的籽粒是怎样形成的?在雌穗顶端的红缨穗又是怎么长出来的呢?
当玉米长出八九片展开叶片时,它的节间便开始伸长了。这时我们把玉米的叶片小心地一片片地从茎上剥下来。剥完后发现,在基部开始伸长节间的每一个节上都会看到有一个小芽,这样的芽我们可以在一个植株上看到八九个,这就是幼小的雄穗。我们在显微镜下把最上边的那个腋芽用非常纤细的针剥开,就会看到一个和前面说过的雄穗一样的生长锥。这时的生长锥比我们缝衣服用的针尖还要小很多。
当玉米有10片左右的展开叶片的时候,雌穗的生长锥就会变长,而且也从中间分节。当玉米长到11片展开叶的时候就会从节上长出一列一列的突起,这些突起就是小穗裂片,这些小穗裂片很快从中间纵裂形成了两个并排的小穗。这两个小穗不像天花一样,形成一个有柄小穗和一个无柄小穗。它形成的两个小穗都是没有柄的。雌穗的每个小穗里也形成两朵小花,这两朵小花也是一朵在上,一朵在下,其中上面的叫上位花,下面的叫下位花。不过它不像天花一样,两朵花都能开放,雌穗只有上位花发育健全,而下位花退化消失。在发育过程中,雄蕊发育正常,而雌蕊在发育过程中却逐渐地消失掉。所以,我们收获的雌穗上一般看不到像天花一样的东西。
红缨穗是从哪来的呢?原来,玉米雌穗的雌蕊是由柱头、花柱和子房组成的。在发育过程中,花柱逐渐伸长并且推着柱头向上长,由于花柱越伸越长,就带着柱头一起从外面的苞叶顶上伸出来。柱头是用来接受花粉用的,而花柱是用来输导花粉粒萌发时长出来的花粉管的。其实花柱和柱头刚伸出来时(吐丝)不是红色的,而是黄绿微白颜色的,当它抽出后二三天才变成粉红色,并逐渐地干枯,雌蕊的子房部位膨大将来形成玉米的籽粒。
比水稻、小麦资格老的粮食植物
橡子是比稻、麦还要古老的粮食。橡子是指壳斗科植物栎属、栲属等坚果的统称,尤其是指各种栎树的坚果。远古时代的人类已经知道从森林中拾来橡子,把它磨成细粉,这就是最原始的“面粉”。
橡子粉营养高,含有淀粉43%~60%,油脂2%~5%,还含有多种氨基酸、胡萝卜素、维生素B1、B2,其淀粉、蛋白质含量虽略低于大米,但可用来制作豆腐、粉丝、粉皮。
因为在橡子粉中含有大约12%的单宁,经过碳酸钠溶液浸泡可以除去单宁的涩味,橡子常用来代替粮食作为猪的精饲料。橡子也可用来酿酒,50公斤橡子仁相当于35公斤高粱的出酒率,制酒后剩下的酒糟还可以用来喂猪。
燕麦的眼睛
燕麦竟然也有“眼睛”?燕麦的“眼睛”其实是构成燕麦植标的细胞上的光感受器。依靠自己的“眼睛”,燕麦不仅能“看见”光,而且还能感受到光的波长、光照的强度和时间。不仅燕麦有“眼睛”,所有的植物都有“眼睛”。正因为如此,植物才能适时控制开花,变换叶子和根的生长方向。
20世纪初,欧洲的植物学家忽略了植物“眼睛”的作用,结果吃了大亏。起先,他们千方百计培育只长叶子不开花的烟草,以提高烟叶产量。但不开花就得不到好的烟草种子,人们只能在冬天到来之前把烟草搬入温室,让烟草在温室里开花结籽。烟草为什么只在温室开花?多次的实验证明,是光照的长短影响了烟草的开花。
50年代,我国东北的试验田曾试种过来自南方的水稻良种,它们长得像牧草那样茂盛,可就是不抽穗扬花,最后弄得颗粒无收。而东北的水稻良种引种到南方,往往连种子都捞不回来;这些都是忽略了植物“眼睛”的缘故。
近年来,植物学家加紧了对植物“眼睛”的研究,从而发现全世界的植物可分为白天光照需超过12小时和少于12小时的长日照植物、短日照植物以及对光照并无苛求的中性植物。科学家还发现植物“眼睛”比较喜欢天然阳光,而且各类植物偏好不同的光,譬如,清晨浅红色的阳光能使生菜籽发芽,黄昏时暗红的阳光则使发芽停顿。
经过不懈的努力,最近人们终于从植物细胞内提取出含量甚少(30万棵燕麦苗中只含几克)的感光视觉色素,它是一种带染色体的蛋白质,它就是植物的“眼睛”。染色体使蛋白质呈现蓝光,因而使“眼睛”具有吸收光的能力,对不同波长的光作出化学反应。如藻类能对红光、橙光、黄光和绿光都产生反应。清晨当太阳升起时,“眼睛”看到了浅红光就显得异常活泼,黄昏时分天边出现暗红色,视觉色素变得迟钝,植物就闭上了“眼睛”。
进一步研究还发现,因为有了“眼睛”,植物的全身才有灵敏的感觉系统,对光产生各种反应:有一种藻类用“眼睛”根据光照的强弱和角度,在水中游动,甚至可以旋转90°。
一些蓝藻为了寻找适宜的光照,还能在水中漫游,邻近的植株遮住了光线,“眼睛”就“命令”植物尽快生长,超过障碍,以求得充足的阳光。
人们利用细胞生物学的最新成果找到了植物的“眼睛”,但对它的了解尚嫌粗浅,要彻底揭开这个秘密,还得依靠科学家们的不懈努力。
野燕麦的种子自己会爬
野燕麦的种子有自己爬的本领。它的种子外壳上有一根长芒,芒的中间呈膝状弯曲,长芒分为芒针(上部)和芒柱(下部)两个部分,芒柱平常是扭曲着的。它有个特殊功能,即对空气干湿度极为敏感,空气相对湿度的增加,芒柱不断吸水膨胀,随后发生旋转,芒针在旋转的芒柱带动下也朝同一方向旋转,这时膝状弯曲部分会逐渐伸直,种子便向前爬行。如空气变得干燥,芒柱就会由于不断的失水而干缩,随之产生反向的旋转运动,长芒中间部分又形成膝状弯曲。这样,由于长芒的伸曲运动,种子便产生了向前的爬行动力。又由于种子外壳上生的细硬的短毛是朝同一个方向生长的,因而起着种子只能向前而不能后退的作用,野燕麦种子就是这样一点点向前爬行,遇到地缝,就可钻进去。当外界条件适宜时,就在那里萌发生长。
动物的爬行运动是主动的寻食、捕食或主动逃避敌人的攻击,而野燕麦的种子爬行却是被动的。它以空气相对湿度为调节,机体结构相应地发生变化,从而产生一种爬行形式,爬行的结果传播了种子,这种适应不仅保护种族,而且繁殖了后代。
棉花
秋天,天上飘着棉花般的白云,田野上飘着白云般的棉花。棉花,是白色的“金子”!
棉花为什么要长这么长的棉絮呢?其实,它并不是为了人类而长,而是为了使自己能很好地传宗接代。因为棉花和柳树、蒲公英一样,都是所谓的“风媒花”。它们的种子上长着长长的绒毛,以便能随风飘荡,把种子撒遍四面八方。人类正是利用了棉花的这一点,每次总是选择棉絮长的棉子留种,久而久之,棉花的棉絮变得越来越长,棉花,就按照人类的意志成长。
有趣的是,棉花的花竟然是一条“变色龙”,早上开花时,是白色的,没多久,变成了淡黄色;到了下午,棉花逐渐转红,最后变成紫色。其实,这是奇妙的花青素在变把戏。棉花的花瓣里含有花青素,而花青素的颜色,是会随着温度、酸碱度的不同迅速变化的。这样,一天之内,随着太阳的照射不同,温度不同,棉花的花朵便不断地变换自己的“装束”。
另外,不同的品种、花色也常常是不一样的。例如,陆地棉的花是白色的,亚洲棉的花是白色、黄色或红色的,而海岛棉的花却是金黄色的。
棉花在开花和结桃的时候,有一个特点就是非常需要磷肥,如果磷肥不足的话,常常会造成落蕾掉铃。本来,给棉花施点磷肥并不困难,可是,如果按照常规的施肥方法——把磷肥施到泥土里,那可不行,因为这样棉花不能很快地吸收。这可怎么办呢?人们采用了巧妙的办法——根外追肥,直接把磷肥喷到棉花的叶子上。
原来,棉花叶子上有许多气孔,这些气孔是庄稼平常呼吸时进出气体和水分的地方。严格点讲,这些气孔算是“鼻孔”。你在叶上喷射了磷肥,磷肥(过磷酸钙)的溶液就顺着这些鼻孔进入叶脉,再由叶脉送到棉桃以及各个部分去。这下子,“鼻孔”就变成了“嘴巴”。
棉花全身是宝,是一种重要的经济作物。种棉花,主要是为了收棉絮。
但随着化学工业的发展,棉花成了化学工业的重要原料,用来制造人造丝、照相底片、人造革、假漆、无烟火药等。
芝麻
人们常说:“有收无收在于水”,这句话充分体现了水在作物生长过程中所具有的重要性,没有水再好的作物品种也长不出东西来。可是,绝不是说水越多越好,而是要求有适量的水,特别是芝麻这个作物,没有水不行,水多了也不行,这是为什么呢?
芝麻研究工作者曾经做过这样一个试验:把芝麻种在花盆里,让花盆里的土充分吸足水分,我们叫它饱和持水量,在这种情况下让芝麻生长,在芝麻大量开花的盛花期3天,开花即将结束的终花期2天,就会造成全株萎蔫。如果把盆里的土壤水排掉,再把盆放到阴处,植株还可以恢复生长。否则,植株就会死亡。