水稻是什么时候开始被人类采集利用? 从野生到驯化的过程是怎样的? 在过去一个多世纪，水稻起源一直是充满争议的话题。5月24日中国科学家在线发表于国际权威学术期刊《科学》（Science）的研究论文揭示了位于浙江省金华市的上山文化遗址区中，水稻从野生到驯化长达十万年的连续演化历史，显示出水稻与气候、人类活动和文化发展之间复杂的关系。研究表明，东亚稻作农业与西亚两河流域麦作农业的起源在时间上是同步的。这项研究进一步确认了我国是世界水稻的起源地，以及上山文化在世界农业起源中的重要地位。
“这是一次科学的突破，更是一次文明的启示。”中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所所长底青云表示。该研究成果得到评审专家的高度评价，认为这一创新性发现对人类与水稻协同演化研究具有重要贡献，对理解人类社会的发展、农业文明的起源有着深远影响。
关于水稻起源，学术界先后有印度起源说、东南亚起源说、阿萨姆和云南起源说等。 20世纪70年代以来，随着我国河姆渡遗址、上山遗址以及长江中下游许多遗址水稻考古证据的发现，国际学术界才开始认同长江中下游地区可能是世界水稻的重要起源地之一。能否在长江流域末次盛冰期（发生在距今约2.65万至1.9万年前，那时全球气候寒冷，平均气温比现代要低5至10℃，海平面可能比现代低120—135米）找到可以长期保存且能够区分野生水稻和驯化水稻的鉴定指标，从而揭示人类从采集到驯化野生稻的过程和可能的机制，是研究取得突破的关键。
中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远科研团队与浙江省文物考古研究所、临沂大学、上山遗址管理中心等全国13个单位的专家紧密合作，将地质与考古的研究方法结合起来，充分利用最前沿的高精度光释光测年、植硅体分析等技术手段，开展上山文化区水稻起源研究。
此前，科研团队对现代野生稻和驯化稻植株中的植硅体（高等植物通过根系吸收可溶性二氧化硅，在茎、叶、果实等部位的细胞间和细胞内沉淀形成的非晶质二氧化硅颗粒）已有系统研究。在此基础上，科研团队明确了水稻泡状细胞中扇型植硅体鱼鳞纹数量的增加与水稻驯化程度增强、农艺性状的增加相关，厘定了区分野生稻与驯化稻鱼鳞纹扇型植硅体比例的阈值，建立起野生水稻和驯化水稻的判别标准。
科研人员进一步利用植硅体分析方法，结合孢粉、炭屑、土壤微形态、粒度、磁化率、地貌调查、考古遗址碳14人口概率密度分析和考古发掘等手段，对上山文化遗址区中的浦江县上山遗址和龙游县荷花山遗址考古地层的自然剖面开展系统研究，建立起距今约10万年以来连续的年代地层序列。通过对地层序列样品的系统分析，揭示了上山文化遗址区地层中水稻从野生到驯化的连续轨迹及其与人类活动、气候环境变化的关系。
研究表明，早在约10万年前，野生水稻就已经在长江下游地区分布，为后来的水稻利用、驯化提供了条件；大约在2.4万年前，气候开始进入寒冷的盛冰期，促使人类开始采集并利用野生稻，表明人类为适应寒冷的气候变化，探索新的食物来源；大约1.3万年前，人类有意或无意地对野生稻进行驯化前的栽培，开启了稻作农业起源漫长而复杂的过程；大约1.1万年前，驯化水稻中植硅体比例迅速增加并达到驯化阈值，标志着东亚稻作农业的起源。
中国科学院地质与地球物理研究所张健平研究员为第一作者，吕厚远研究员为论文共同第一作者；吕厚远研究员、张健平研究员、浙江省文物考古研究所的蒋乐平研究员以及临沂大学的于禄鹏教授为共同通讯作者。北京大学、福建师范大学、山东大学、云南师范大学、河北师范大学、浦江县上山遗址管理中心、浦江县博物馆、龙游县博物馆、中国科学院大学等专家学者参加了合作研究。
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