稻(紫、糙米)

稻、稻子是稻屬(學名:Oryza)植物的通稱,為一年生禾本科植物,有水稻(O. sativa,亞洲稻,包括旱稻)和光稃稻(O. glaberrima,非洲稻)兩栽培種(栽培稻)及多個原生種(野生稻);栽培種是人類重要的糧食作物之一,耕種及食用的歷史相當悠久。

稻米是指源於稻類(Oryza spp.)的完整和破碎的穀粒,包括稻穀、糙米、白米、碎米及相關產品米;稻穀是指經脫粒保留外殼的稻米,又稱稻實、稻子;而大米或米,常指稻穀去殼後的籽實;相對於「稻」是指植物體,「米」則是指其果實籽粒,但日常生活中會混用這些名詞。米煮熟後通稱「飯」。

稻的栽培起源於約西元前8200年南中國珠江中游的聚落地帶[1],另有考古發現在約西元前8200年前的中國湖南也有種早期稻米。在1993年,考古隊在道縣玉蟾岩發現了世界最早的古栽培稻,距今約8200年。水稻在中國與東南亞廣為栽種後,逐漸向西傳播到印度,在亞洲季風氣候區是自古以來的主食,中世紀時引入歐洲南部。現時全世界有一半的人口食用稻,主要在亞洲、歐洲南部和熱帶美洲及非洲部分地區。2013年稻的總產量占世界糧食作物產量第二位,僅低於玉米[2]。

稻的分類與品種
由於稻是人類的主要糧食作物,據知目前世界上的稻屬植物可能超過14萬種,而且科學家還在不停的研發新稻種,因此稻的品種究竟有多少,是很難估算的。作為糧食的主要有非洲米(即光稃稻)和亞洲米種,不過較簡明的分類是依稻穀的澱粉成份來區分。稻米的澱粉分為直鏈及支鏈兩種。支鏈澱粉越多,煮熟後會黏性越高。

中國栽培稻分為秈稻和粳稻兩個「亞種」(不含爪哇稻這個亞種),每個亞種又分為「早、中稻」和晚稻兩個「群」,每個群又分為水稻和陸稻兩個「型」,每個型再分為黏稻和糯稻兩個「變種」以及一般栽培品種。 (糯稻是黏稻澱粉粒性質發生變化形成變異型;秈型糯稻叫小糯或長粒糯,粳型糯稻稱大糯或團粒糯。)

稻的品種起源爭議
有關稻的起源,依然成為科學界長期的爭辯議題。科學家對首批稻的出現時間、地點至始爭論不休[1]。

中國科學院上海生命科學研究院韓斌為首的研究團隊,匯集出巨大資料庫,用來比對稻米基因體(基因組)序列之細微變化。此資料庫涵蓋各地不同類型的普通野生稻(Oryza rufipogon)計446種,粳稻和秈稻共1,083種。野生稻是現在食用、販賣稻米的原生種。若干理論認為秈稻與野生稻是各自獨立栽培出來的,研究人員表示,透過拼出稻米品種的譜系,就能證明這種理論是錯的。第一種秈稻應是由粳稻和野生稻雜交培育而成。這個雜交種後來傳到東南亞、南亞,農民為適應各地環境,栽培出數種品種,因而產生獨特的秈稻。

秈稻(Oryza sativa indica):有20%左右為直鏈澱粉。屬中黏性。秈稻起源於亞熱帶,種植於熱帶和亞熱帶地區,生長期短,在無霜期長的地方一年可多次成熟。去殼成為秈米後,外觀細長、透明度低。有的品種表皮發紅,如中國江西出產的紅米,煮熟後米飯較乾、鬆。通常用於蘿蔔糕、米粉、炒飯。廣東人愛吃的絲苗米是秈稻的一種。為南亞、東南亞、中國南部地區主要食用米。
粳稻(Oryza sativa japonica):粳稻的直鏈澱粉較少,低於15%。粳稻較耐涼冷,可種植於溫帶和寒帶地區,生長期長,一般一年只能成熟一次,台灣一般被認為是北半球稉稻生長最南區。去殼成為粳米後,外觀圓短、透明(部分品種米粒有局部白粉質)。煮食特性介於糯米與秈米之間。為中國北部及台灣、日本、朝鮮半島主要食用米。
糯稻(Oryza sativa var glutinosa):支鏈澱粉含量接近100%,黏性最高。又分粳糯(圓糯)及秈糯(長糯),粳糯外觀圓短,秈糯外觀細長,顏色均為白色不透明。煮熟後米飯較軟、黏。粳糯常見用途為用於釀酒、米糕、紅龜粿、甜粿、湯圓等。秈糯則作為八寶粥、粽子、油飯等原料。
2011年,根據美國聖路易斯華盛頓大學的芭芭拉·沙爾(Barbara A. Schaal)和紐約大學的麥可·普魯加南(Michael D. Purugganan)的論文中認為,馴化只有一次,並非是二個亞種各自獨立馴化。在他們的論文《Molecular evidence for a single evolutionary origin of domesticated rice》中使用的分子鐘估計,將馴化的起源記錄在約8,200-13,500年前,這與已知的考古資料一致,這表明大米在八千年前出現在中國南方、古稱百越的地方及中南半島一帶。並在約七千年前中國長江流域這個時期的栽培,當中以河渡姆遺址作為典形。但當時華北一帶仍以大豆、小米(為鼠尾草屬,與稻是不同物種)為主。

旱稻與水稻的不同
2020年5月27日,沙漠種稻!內蒙古巴彥淖爾試種5200畝旱稻
要了解稻,最基本的分法,往往先根據稻生長所需要的條件,也就是水份灌溉來區分,因此稻又可分為水稻和旱稻。但多數研究稻作的機構,都針對於水稻,旱稻的比例較少。

旱稻又可稱陸稻,是栽培稻中一種特殊的生態類型,它與水稻的主要品種其實大同小異,一樣有秈、粳兩個亞種。有些水稻可在旱地直接栽種(但產量較少),也能在水田中栽種。旱稻則具有很強的抗旱性,可在旱地進行直播栽培,就算缺少水份灌溉,也能在貧瘠的土地上結出穗來。旱稻多種在水源不易取得的山區,通常一年只有一作,農田常必須休耕一段時間才能再生產。旱稻也因地域不同,演化出許多特別的山地稻種。

大部分旱稻品種分蘗性差、植株過高容易倒伏、產量不佳,其米質在缺水環境下差異很大。旱稻根部較發達而粗,分布較深,根冠較廣;葉面積較大,且生長緩慢,表皮較厚,氣孔數較少,厚壁細胞較小,維管束與導管面積較大,這些特性都與耐旱性較強有關。

目前旱稻已成為人工雜交稻米的重要研究方向,可幫助農民節省灌溉用水。對基因的研究,發現具有「DRO1」(DR是deeper rooting的縮寫)基因,較能抗旱[3]。

有一說最早的旱稻可能是占城稻。中國古籍宋史《食貨志》就曾經記載,「遣使就福建取占城稻三萬斛,分給三路為種,擇民田之高仰者蒔之,蓋旱稻也……稻比中國者穗長而無芒,粒差小,不擇地而生。」但目前仍有爭議,原因就在於學者懷疑以地區氣候來論,占城稻有可能是水稻旱種,而非最早的旱稻。緬甸有一種旱稻,生長在山坡,被稱為山坡稻,是野生水稻的第二代。

人工水稻品種
參見:雜交水稻和超級雜交水稻
提到人工水稻,歷史也相當悠久,中國現代水稻育種肇起於趙連芳,1959年黃耀祥培育了中國第一個矮稈良種「廣場矮」,1973年,中國雜交水稻育種專家袁隆平成功用科學方法產出世界上首例的雜交水稻,因此被稱為雜交水稻之父。他經過四年的研究,帶領團隊從世界上幾百個稻種中探索,並在稻種的自花授粉上有了自己的心得。袁隆平認為野稻並不一定全為自花授粉,他在海南島找尋到一種野稻稱為「野粺」,並成功的與現有水稻配種出一些組合稻種。這些組合稻種無法自體授粉,而需仰賴旁株稻種的雄蕊授粉,但產量比原水稻多上一倍。不過最初的幾年,培育出的新稻雖然稻量增加,而且多數沒有花粉,符合新品種的需求,但其中有的卻有花粉,能產出下一代,而且稻量不豐;但袁隆平並沒有放棄,一直到了第九年,上萬株的新稻都沒有花粉,達成了新品種的要求,也就是袁隆平的三係法雜交水稻。

國際水稻基因定序工程
由於生物科技和基因工程技術近年來快速發展,科學家在1998年開始水稻基因組的分析與整理,稱為國際水稻基因組定序計畫(International Rice Genome Sequencing Project (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館);簡稱是IRGSP)。主要希望能解讀水稻十二條染色體中的基因密碼,此計劃由日本主持,並有中國大陸、台灣、南韓、英國、加拿大、美國、巴西、印度、法國等國家加入。在2002年宣布整個水稻的基因圖譜,都已被解讀。並公開在基因圖譜資料庫中,供各國的水稻專家研究。

水稻的基因體是高等生物中基因定序最完整的,科學家辨識出的37,500個基因中,包括了數個影響重要農產未來的基因;例如提高水稻產量的基因、改變水稻受光週期的基因等。

2012年10月3日依據刊登在「自然」期刊(Nature)上的論文說,第一批栽培稻的品種「粳稻」(Oryza sativa japonica,蓬萊米),是由數千年前南中國珠江流域中游的野生稻栽培而成。但是此篇論文未提到人類將野生稻培育為栽培稻的確切年代。不過,2011年刊登在美國「國家科學院學報」(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇論文說,第一種栽培稻出現於8,200年前,這個時間符合中國長江流域出土的考古證據。

稻的生長與構造

稻穗
稻的生長非常快,最久一年,最快則三到四個月,就能從發芽、開花、完成結實的過程。稻的種子在伸出幼芽的時間僅需兩三天,幼芽抽出第一片葉子,又只需要三天,因此在氣候溫和的地區,一年可種三期稻。農人選稻種時,多會將其泡在水中,輕而浮起的稻種會被淘汰,剩下來的就會培育成稻苗。湄公河下游,有一種水稻(浮稻)生活在水中,葉隨水漲生長,最長有8米,越南人叫魔鬼稻(這種水稻最早由百越中的雒越人種植,在湄公河,紅河,薩爾溫江與伊洛瓦底江下游)。

稻株高45-100厘米,幼苗分櫱性強,常叢生成簇;稈中空;葉互生狹長具平行脈;複總狀花序(疏鬆的圓錐花序),兩性花,淡綠色,自花授粉為主;穎果一枚,即稻穀。稻葉在幼年時,跟雜草非常相似,一樣具有長扁型的外觀,農人多依賴稻葉特殊的葉耳與葉舌來區分。葉耳就是稻葉葉環的兩端長出耳狀之物,葉舌則是稻葉葉環內長出的薄膜。稻葉的葉脈是平行的,中央有很明顯的中脈,呈綠色,在中肋,邊緣或尖端有時也會有紫色色素。稻根呈鬍鬚狀,細短而多,隨著稻的成長數量會增多,稻株旁也會不斷長出小枝來。

稻在經過營養生長期後,會進入生殖生長期;首先是分化出幼穗,接著有孕穗期,最後出穗期;此時莖稈上端叢聚成串的長條物,稱作稻穗,由於稻花不明顯,稻穗可泛稱此串小花或籽實。一株稻穗約開200-300朵稻花,一朵稻花(小花)形成一粒稻穀。稻為雌雄同株,稻花沒有花瓣,雄蕊雌蕊生在一起,微小且由內外稃保護著,所以不易直接觀察。稻屬植物的花與其他大多數禾本科植物的花略不同,其穎片為兩極度退化的苞片,其上反而多了不育苞片[4]。稻為自花授粉,花粉與雌蕊子房中的胚珠結合,發育而成胚芽,也就是人類食用和攝取營養的主要來源。在胚芽附近,還有漿狀的胚乳會不斷增加,使子房日漸肥大。

結成的籽實,稱作稻穀。野生陸稻的稻榖上有稻芒,經馴化的亞洲水稻,已不具稻芒。稻穀由外而內分別有稻殼(稃)、糠層(果皮、種皮、珠心層、糊粉層的總稱)、胚及胚乳等部分。

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