禾本科作物能成为人类主食的缘由

我们每天的生活都与禾谷类食物密不可分，面包、馒头、米饭、油条、水饺、稀饭等是我们一日三餐的美食，蛋糕、粽子、糍粑、年糕、甜玉米、糯玉米和爆米花等是老幼皆宜的佳肴，用来加工这些食品的原料几乎都来自禾本科植物。目前，科学家们正在努力培育富含叶酸、虾青素、类胡萝卜素、花青素等特色营养成分或保健成分的玉米、水稻、小麦和谷子等，提高人们的生活质量，保证人类的健康水平。现在种植的禾本科作物品种如何而来、为什么能成为人类的主食呢？
1. 禾本科作物经历了漫长的进化和选择过程
禾本科（Poaceae Barnhart）是单子叶植物纲禾本目的一个科，又名早熟禾科，包括小麦属、玉蜀黍属、稻属、大麦属、黑麦属等600多个属，至少涵盖10000多种一年或多年生草本植物，它们的主要特征是植株直立、叶片狭长、根状茎发达、容易产生分蘖、多花多粒、生长速度较快。我们熟知的小麦、玉米、水稻、大麦、谷子、糜子、燕麦、高粱等很多粮食作物就是禾本科植物，竹子、草坪草、主要牧草、芦苇等很多具有商业价值的植物也是禾本科植物。
难以置信的是，当今农业生产中广泛栽培的禾本科作物几乎都源自路边或荒野的杂草，小麦的祖先是野生一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草和粗山羊草，玉米的祖先是大刍草，水稻的祖先是普通野生稻或短舌野生稻，大麦的祖先是大齿大麦，谷子的祖先是狗尾草，等等。在长期的物种进化过程中，野生种经过相互间的天然杂交、染色体加倍，以及异常气候及环境胁迫的选择，逐步形成了人类可以作为食物进行种植的原始禾本科作物，小麦、水稻、玉米、大麦等禾本科植物分别在西亚、美洲、中东（新月沃地）、中国被驯化，谷子等禾本科作物也起源于我国。原始的禾本科作物对于人类的需要来说存在很多缺点，如籽粒小、易断穗、易落粒、植株柔弱、不抗倒伏、生育期长、产量低等，但对植物而言，这些都是他们生存和繁殖的有利性状。人们根据对食物的需要，选择大穗大粒、不易断穗落粒、秆强抗倒的个体进行种植，产生了众多地方品种和农家品种。近100多年来，科学家先后采用杂交、回交、诱变、杂种优势利用和细胞工程等生物育种手段对禾本科作物进行改良，以及栽培技术的改进，进一步提高了他们的产量、品质和抗病性，更加适合人类的需要。
2. 禾本科作物营养丰富，是人类文明发展的首选食物
禾本科作物籽粒不但是人类喜欢的主食，也是各种家畜和鸟类的最爱，主要是禾本科籽实营养丰富。其中，小麦籽粒含13.0-16.0%蛋白质，60.0%左右淀粉，以及多种微量元素和膳食纤维等，尤其具有独特的麦谷蛋白亚基，赋予了面团极好的弹性和延展性，用来制作面条、馒头、面包、油条等丰富多彩的面制品，是我国北方地区和部分南方地区的主要粮食；水稻籽粒（大米）含7.0-12.0%蛋白质，75.0-80.0%碳水化合物，2.5-4.0%脂肪，微量元素中锌的含量最高，酚类、醛类、醇类等物质赋予了米饭的香味，是我国南方地区和部分北方地区的主要口粮；玉米籽粒含10.0%左右蛋白质，70.0%左右淀粉，6.9%膳食纤维，1.0-2.0%可溶性糖，4.0-6.0%脂肪酸，以及多种矿物质、氨基酸和维生素等，在我国所有地区都有种植，不但用来提供粮食，也是食用油的重要来源；谷子籽粒（小米）含10.0-13.0%蛋白质，75.0-85.0%碳水化合物，7.6-14.5%膳食纤维，2.0-5.0%脂肪酸，维生素E含量较高，维生素B1含量位居粮食作物之首，含有其他粮食作物欠缺的胡萝卜素，是我国北方干旱地区的特色食物之一。大麦籽粒含10.0%左右蛋白质，65.0%左右碳水化合物，1.5%左右脂肪酸，以及多种微量元素，膳食纤维含量丰富，裸大麦（青稞）是我国西藏地区的重要粮食；大麦和高粱还是生产白酒等人类饮品的重要原料。
3. 禾本科植物适应性强，储藏和运输方便
由于禾本科植物具有杂草的特质，分布范围广，长期在并不友好的气候和环境条件下生长，抗逆性比较强，遗传多样性丰富，在不同类型的土壤和生态环境中都能种植并获得较为理想的产量。如：小麦抗旱、耐冷、抗倒伏，玉米耐热、耐瘠薄、抗旱、光能利用率高，水稻耐涝、耐热、耐移栽，谷子、高粱和燕麦耐盐碱、耐瘠薄、抗旱、光合作用能力强，这为禾本科作物优良品种的大面积推广种植奠定了基础。另外，禾本科作物为一年生植物，管理简单，播种、施肥和收获均可实现机械化操作，劳动成本较低，经济效益较高。运输和加工方便，在长期储藏的情况下能保持较好的营养品质和加工品质，可调剂不同地区间食物短缺的矛盾，保障人民生活和社会有序发展。尤其，禾谷类籽粒容易制作为干粮，是古代人们出门远行和士兵战时状态的主要食品。
作为人类的食物仅仅是禾本科植物的一个方面，大多数牧草来自禾本科，草坪草几乎是清一色的禾本科植物，禾本科同样为畜牧业发展和环境美化做出了重要贡献。另外，来自廖科的荞麦和来自藜科的藜麦虽然不是禾本科植物，其籽粒营养价值和保健价值高，越来越受到人们的青睐，也是重要的禾谷类作物。从广义上来说，谷物中还包括了大家喜爱的、来自豆科的豆菽类作物，是人类植物蛋白和食用油的重要来源。如此众多的谷物，丰富了人类的餐桌，保障了人类的营养。随着科学家对禾谷类作物的深入改良，将不断满足人们对健康食品的需要。