我们每天一日三餐，餐桌上的粮食、果蔬，究竟经历了怎样的演化？很多奇妙的生命奥秘，就藏在我们的盘中餐里。

  基因如何决定盘中餐

  生物体都是由细胞组成的。植物细胞和动物细胞最大的区别，是植物细胞有一个细胞壁，像砖墙一样。细胞里最核心的是细胞核，细胞核里有DNA。生物学上有一个非常重要的法则，叫中心法则：DNA先转录成RNA，再翻译成蛋白质。你蛋白质是什么样，都是由DNA决定的。

  基因就是一段DNA，一般由三部分组成：启动子、编码区、终止子。启动子管什么时候开始表达，编码区管蛋白质怎么编，终止子管什么时候停。我们做育种，实际上就是要改变细胞核里基因的组装，改变以后就可能改变很多性状。

  大家对动物驯化比较熟悉，比如狼经过驯化成为狗，其实植物也有驯化的过程。自然进化的驱动力是保证物种能够延续，驯化则是根据人类的需要，让植物形成我们希望获得的性状。

  以水稻为例，野生水稻的植株容易倒伏，籽粒成熟后会自然脱落，这有利于它在自然界繁衍，却不利于人类收获。在水稻驯化过程中，科学家找到相关基因并加以改良，让水稻直立生长、落粒率大幅降低。

  正是这些基因的改良，让水稻能够被大面积种植和收获。后来，我们又不断改良产量、品质和口感。但过度追求产量和品质，可能让生物多样性减少，一些抗病抗虫能力被丢掉。未来，还要从野生稻中找回这些基因。

  读懂基因，才能按需育种

  读懂基因，正是现代育种的基础。

  还是以水稻为例。人能够感知冷和热，是因为细胞中有一类能够感受温度变化的蛋白质。那么，植物是不是也有类似的机制？我们在研究水稻时发现，粳稻通常比籼稻更耐低温。利用这种差异，我们实验室发现了植物感知低温的一种机制。当低温来临时，水稻细胞膜上的相关蛋白结构发生变化，并与另一种蛋白形成复合物，使钙离子迅速进入细胞，进而引发防御反应。

  利用这一科学发现，我们与钱前院士团队开展分子设计育种，培育出兼具高产、优质、抗病虫和耐低温性状的水稻品种。这也说明，只有把基础科学原理研究清楚，发现新的基因、新的蛋白质，才能进一步利用这些成果开展设计育种。

  番茄也是餐桌常客。野生番茄很小，后来育种希望产量高，就变大了。现在需求又变了，希望小一点，像吃水果一样，可以增加糖的含量，减少酸。科学家用基因编辑，几年就能把野生番茄变成栽培的。

  嫁接也很神奇。两个物种，一个接穗，一个砧木，维管束连起来，就能活。我们上小学时有个科学幻想：地下结土豆，上面结番茄。现在这个科学幻想在实验室实现了。为什么能突破？科学家发现，嫁接成功与否和亲缘关系有关，也和一种酶的活性高低有关，把酶活性提高，就能嫁接成功。

  把科学的种子种进心里

  我们对基因的了解和利用，离不开一代代科学家的努力。

  20世纪50年代，天然橡胶是重要战略物资。西方学者断言橡胶树不能在北纬十度以北存活。蔡希陶先生潜心研究，将橡胶树驯化引种到云南北纬18—24度区域，突破国外的垄断，解决国家战略物资难题。

  李家洋院士用生物技术改良蒲公英，让合成橡胶能力更强，希望将来工业化生产。植物生理学家许智宏先生解决了大豆组织培养技术，也解决了花卉组织培养，现在兰花很多都用组织培养生产。他小时候喜欢大自然，初中遇到一位生物老师，给他解惑，激发了他学生物学的热情。所以小朋友从小喜欢大自然，热爱大自然，从大自然里得到灵感，对以后的兴趣非常重要。

  从这些科学家的故事里，我想对青少年说几点启示：第一，珍惜当下良好的学习与生活条件；第二，树立远大的科学理想；第三，脚踏实地，理想才能变成现实；第四，要有责任感，心系国家之需。国家的未来依靠青少年。

  我们餐桌上的每一种粮食，背后都是成千上万年的驯化，是基因的奇妙博弈，更是一代一代科研人员的坚守。国家的未来在青少年身上，希望大家热爱自然，保持好奇，脚踏实地，追逐属于自己的科学梦想。

  文章系中国科学院院士种康在“科学与中国——千名院士・千场科普”主场活动2026年第八期上的分享，光明网记者宋雅娟、高珊（实习）编辑整理