众所周知,玉米起源于美洲大陆。千百年来,那里的印第安人选择和培育了丰富多样的玉米品种,特别是经过对玉米的形状和色泽进行严格挑选,培育出了果穗硕大、淀粉含量很高的玉米。当欧洲大批地出现在美洲大陆时,印地安人已经拥有许多玉米新类型,例如我们今天熟知的重要商业玉米类型马齿型、硬粒型、粉质型、爆裂型和甜质型玉米等。而且还有供作特殊用途的玉米品种,如爆炒品种、生食品种、染色品种、酿造品种等。籽粒有白色、黄色、红色,甚至还有蓝色、紫色的。蓝色的和紫色的即为黑玉米。直至19世纪初期,美国人仍然依靠种植印地安人培育的那些玉米品种繁衍生息,传宗接代。
人类对自然界的认识是不断发展逐渐深化的。早期的科学家科顿·梅塞(CottomMather)、保罗·达德利(PaulDudley)和詹姆斯·洛根(JamesLogan)在18世纪就致力于黑玉米的科学试验工作,他们采用观察和实验的方法精细研究自然界的奥妙,对玉米雌雄性别的发现和认识为后人改良玉米起到了重要的启蒙作用。
梅塞是一位新教徒,公益会会员,他首次观察到玉米植株的雌雄交配现象。年,梅塞成为英国皇家学会会员。他美洲后,对新大陆丰富多样的玉米类型,特别是对红、黄白、黑等五颜六色的玉米籽粒发生了浓厚的兴趣:为什么它们的株型差异那么大?为什么它们的种子颜色各不相同?在惊异之余,梅塞从全国各地征集到形色各异的玉米品种,有黑色的、红色的、黄色的。年,他在马萨诸塞州自己的小花园里精心安排了玉米试验。他把黑色和红色玉米品种各种1行其他许多行都种植黄色的玉米品种。从春到秋,从种到收,梅塞几乎每天都要到花园里浏览,仔细观察。玉米经过出苗、拔节、抽穗直至成熟,梅塞惊奇地发现,许多玉米果穗上的籽粒改变了原来的颜色,黄色品种果穗迎风面的籽粒都变成了深浅不匀的红色或蓝色,背风面的籽粒大部分仍然保持着原有的黄色,只有少量籽粒的颜色变化较小。
梅塞大胆地设想:玉米自身肯定存在雌雄性别的差异,要结出种子必须发生异性交配。而且发现天缨上散布的花粉属于雄性,果穗上的花粉属于雌性,天缨上的雄性花粉借助微风的传送飘落在果穗的雌性花粉上,在那里进行雌雄交配。梅塞留下了人类首次有意识地阐述对玉米雌雄性别观察的科学记录在现代人看起来,这个发现是一种极为普通的常识,但在当时的“万物神创”宗教统治时代,断言植物也会发生雌雄交配,简直是大逆不道遗憾的是,梅塞没有详细观察玉米雌雄受精的全过程,也没有把雌雄交配产生的后代种下去继续观察。从现代科学研究的要求说,梅塞的试验简单了一些,也不完善,但他仍不失为最早发现黑玉米,以及利用黑玉米的籽粒颜色揭示玉米存在雌雄性别交配的第一位科学家。
在梅塞公开发表他的关于玉米存在雌雄性别的观察报告8年以后,另一位科学家达德利进行了类似的试验,并发表了关于玉米确实存在雌雄性别并发生交配的报告,并更精心地安排了试验设计。
第一个试验,达德利用黑色、红色和黄色3种不同颜色的玉米种植到同一地块上,3种玉米间用高大的木板完全隔离开来。第二个试验,达德利完全按照梅塞的试验设计,把黑色红色、黄色3种不同颜色的玉米种植在同一地块上,彼此间留下1条宽阔的通道。达德利获得了两种完全不同的试验结果。在第一个试验中,由于有高大的木板隔离,在3个玉米品种成熟的果实上,没有发现任何籽粒改变颜色在第二个试验中,没有任何屏障隔离,3种玉米果穗上籽粒的颜色都不同程度地改变了。
达德利认为,玉米籽粒颜色的变化,是通过地下根系相互交叉而发生的传导效应;玉米和动物一样,通过雌雄交配传宗接代。此后,植物学家詹姆斯·洛根在费城自己的花园里设置了剪去天缨、吐丝前用羊皮纸袋套住果穗、剪去全部花丝3个处理试验。结果表明,要使玉米结出种子,雌性因素和雄性因素是不可缺少的。天缨上的花粉是借助空气流动,把雄性因素传递给果穗花丝的。
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