我們常用「芝麻綠豆」形容微乎其微、不重要的小事。但是，小小的綠豆可能藏著解決未來氣候異常下全球糧食短缺的關鍵基因！

隨著全球氣候變遷加劇，極端天氣頻頻來襲，乾旱、洪水、土壤鹽化以及病害蔓延，這些問題都可能嚴重威脅全球糧食供應的穩定性。為了應對這些挑戰，科學家們不僅依賴基因技術，還通過研究現存的作物品系，挖掘那些經過自然篩選並早已適應惡劣環境的關鍵基因。

國立臺灣大學植物科學研究所的李承叡教授與其團隊，正深入研究綠豆的馴化過程，發現起源於南亞印度次大陸的綠豆，經過數千年的馴化與傳播，從只能在潮濕、多雨的氣候中生長，到能夠適應乾燥的中亞地區環境，這一過程的關鍵可能就在於綠豆演化出了一些能夠抵抗惡劣環境的基因。

馴化作物指的是那些經過人類長期選擇性繁殖和改良的植物，這一過程往往需要耗費數千年，這是由於野生植物通常不適合食用或大量栽種，但隨著時間推移，人類通過選擇那些果實更大、更甜美、且產量更高的品種，最終將它們馴化為我們日常食用的作物。

李承叡教授以稻米為例，野生稻米的稻穗稀疏，穀粒較小且堅硬，通常多年生長，並且帶有稻芒（稻穗上的細刺）以防止鳥類啄食。成熟時，野生稻穀粒會自動脫落，散播在地面上或隨著動物擴散，這一特性雖有助於種子的傳播，卻不適合大規模收割和儲存。現代栽種的水稻經過長期馴化，去除了稻芒，穀粒更大、產量更高、不易脫落，植株也更加直立，方便大規模採收。但也正因如此，馴化作物往往在性狀上有顯著差異，並失去了自然擴散的能力。

事實上，馴化的每一步都是一個漫長的環境適應過程。當人類將植物從一個地區移植到另一個地區，或是從較為溫和的氣候轉移到更加極端的環境時，植物的基因必須隨之調整，以應對新環境的挑戰。這些經過馴化的作物往往蘊藏著能在特定環境中生存的抗逆境基因，理解馴化的歷程便成為尋找這些基因的關鍵。

假設一種作物最初只能在濕潤的環境中生長，但隨著人類將其引入乾燥地區栽培，環境壓力會逐漸篩選出那些更適應乾旱條件的植株。科學家可以通過比較這種作物在不同氣候條件下的表現，找出與抗旱能力相關的基因，探索它們如何協同作用，幫助植物應對不同的環境挑戰。例如：抗旱基因可能涉及多種不同的機制，包含調節水分流失、促進根系深入生長，或增加植物對鹽分的耐受力。這些基因不僅在乾旱環境中至關重要，還可能在面對鹽化土壤或高溫條件時發揮同樣的作用。

有趣的是，綠豆的馴化與傳播過程，或許就藏有抵抗逆境的基因。

李承叡教授指出，考古證據顯示，綠豆在數千前的南亞印度次大陸已被馴化種植，但卻不同於其他作物，通常先傳播到距離較近的中亞，或是直接向四面八方擴散，綠豆是以逆時針方向沿著南亞、東南亞、東亞再傳播到中亞。

這項發現，引起李承叡教授的興趣。明明中亞和南亞的地理位置相對近，早在 4,000 年前兩地就有頻繁交流，並不存在地形阻隔造成交通不便的問題，為何綠豆在亞洲輾轉繞了一大圈之後，才出現在中亞？

為此，研究團隊先比較綠豆在南亞與中亞的棲地環境差異，發現南亞的生長季長、降雨量充沛，中亞則是生長季短的乾旱地區，推測或許很早就有人嘗試將綠豆帶至各地種植，但在中亞栽種失敗，只有在氣候條件相近的東南亞順利種植，之後綠豆從東南亞傳播到東亞的沿海地區，再逐漸向內陸傳播，如今在中亞也能順利種植。

隨後，李承叡教授心中產生了另一個疑問：既然數千年前的綠豆，因環境差異無法在中亞地區栽培，為什麼現代綠豆卻能在那裡生存？

研究團隊的發現，南方的綠豆因四季雨量充沛，生長期較長、開花較晚、豆莢數量較多。北方的綠豆則為了應對乾旱，需要縮短生長期，這點也符合植物在乾旱環境下的典型策略，也就是因降雨量少，必須在土壤水分耗盡之前，快速開花結果，雖然這樣能提高生存機率，但也會導致較低的產量。而這也是綠豆經過馴化後產生的轉變。

儘管有些農作物被證實起源於印度，卻是先傳到中亞之後再傳進東亞，例如胡椒、胡麻、胡瓜等，李承叡教授說明，這些作物或許也曾面臨氣候條件等問題，但相較於綠豆，它們屬於高經濟價值的作物，會受到人們更細心的照護與灌溉，因此受到氣候環境的影響相對較小。

而過去綠豆的栽種目的並非作為糧食，甚至西元 6 世紀所撰寫的《齊民要術》一書，直接把綠豆的角色定義為「綠肥作物」，長成後就直接埋入土裡當肥料。就連現代的中亞，也大多是在每年 6 月小麥收成後，到 10 月要種植下一輪小麥之前，才會利用土壤剩餘的水分栽種綠豆。因此，相較於高經濟作物，綠豆在馴化與傳播過程中，會更受到氣候環境的限制。

李承叡教授表示，綠豆在如今是非常便宜又好種植的蛋白質來源，未來進一步研究綠豆的基因組，若能發現其控制抗逆境基因的關鍵，不僅能在育成上加以選擇，還能將這段基因與其他作物的基因互相驗證，從其他作物中找尋出類似的基因，培養能夠應對氣候變遷挑戰的作物。

除了綠豆之外，研究團隊預計針對與綠豆同樣是豇豆屬的作物做研究，例如紅豆。李承叡教授興致勃勃地指出，豇豆屬有趣的地方在於，這些物種幾乎都是獨立被馴化，且馴化的歷史與傳播的路徑各不相同，可以從中發現許多基因密碼。

例如：野生豆類通常長得黑黑小小，但我們吃的紅豆、綠豆卻是飽滿又鮮豔，這是農夫在挑選豆類種植的過程特意選擇的。然而，豇豆屬作物在不同地區被馴化時，卻都從又小又不起眼的模樣，演變成如今美味可口、成為重要蛋白質來源，其中控制其生長的基因是否一樣？不同地區馴化出來的基因是否有差異？

李承叡教授還指出，野生作物被馴化成如今的種植作物，會讓其基因多樣性不斷減少，例如：野生水果為了抵抗病蟲害，果皮通常較硬、果實較小，卻能在許多逆境中生長；反觀種植作物果皮薄、甜度高，栽種過程要細心呵護。若未來需要種植出可以抵抗逆境的作物，或許能進一步從野生作物中找尋相關基因。

理解馴化歷程不僅讓我們更認識基因如何控制植物、發展出抗逆境能力，還能為未來的農業發展提供寶貴的指引。此外，馴化過程帶給我們的不僅僅是關於基因的洞察，更揭示了人類與自然之間的深層互動。例如：馴化作物的成功推動了定居農業社會的形成，讓人類開始定居耕作，進而發展出城市、貿易和技術進步。馴化的歷史告訴我們，人類如何通過觀察與實踐，改變了植物的命運，也改變了我們自己的生活方式。