審訂／邢禹依 中央研究院植物暨微生物學研究所特聘研究員
撰文／段佩妤
攝影／吳尚鴻
從山地陸稻、小米到油芒，中研院研究團隊以跨領域科學方法，持續探索臺灣傳統糧食作物的生命力，並成為未來糧食發展的新方向，而勾連這條研究路徑的關鍵之一竟來自南部科學工業園區的考古遺址。南科考古團隊在南科發現的南關里東遺址，陸續出土大量的碳化種子，讓科學家得以一窺5千年前臺灣南島語族祖先的活動軌跡，為臺灣早期作物的研究留下重要指引。
「我一看就認為裡面有兩種小米。」面對歷經上千年時光，早已碳化、一片烏黑的種子，中研院特聘研究員邢禹依博士仍在轉眼間辨認出兩種小米的型態差異。這批古老的種子來自臺南的南關里東遺址，中研院院士臧振華率領的南科考古團隊，在此地發掘出目前臺灣所知最早的小米與稻米種子，最古的種子距今約近5千年。
南關里東共出土約13萬粒作物種子，其中稻米8千粒、小米更多達12萬粒，考古研究人員將極易破碎的碳化種子挑選出來，透過種子大小差異判斷，當時人類可能已經具有選種能力。這些農作物種子隨著南島語族祖先遷徙來到臺灣，留下最早期的農業活動遺跡。
如何準確辨識兩種千年小米？邢禹依解釋，「碳化種子都沒有胚，所以也將現代種子的胚去掉，就可以看到胚開口。我們量開口的角度、寬度、深度是多少、整個種子長寬是多少，再計算其比例，答案馬上就出來了。」她說，角度較小、深度較深、寬度較窄的是現代小米祭使用的粟（Setaria italica）；而另外一種則是黍（Panicum miliaceum），目前臺灣僅在司馬庫斯地區仍有種植。除了從種子外觀判別，研究團隊也使用電子顯微鏡、光學顯微鏡，辨識出粟與黍種子特有的紋路。
丈量最古老種子 找出臺灣早期稻米種類
但是當邢禹依博士的團隊取得這批碳化種子，他們最首要的主題並不是小米，而是找出臺灣最早的稻米種類。種子長寬比是判斷種類的重要依據，邢禹依說：「對研究稻米的人來說，透過長寬比就能知道它是蓬萊稻（稉稻）還是在來稻（秈稻）。」
為了模擬種子歷經碳化後長寬的變化，國外研究團隊曾將現代種子放入烤箱內，模擬高溫、長時間的碳化過程。碳化過程會導致破壞與改變，種子會變小、比例改變。邢禹依研究團隊依據國際稻米研究所（International Rice Research Institute, IRRI）蒐集世界各地傳統品系的種子長寬比數據，再與從18處南科遺址出土的5千年至5百年前之碳化種子長寬比進行交叉比對，認為其中最早期（早於3千5百年前）遺址碳化種子的長寬比落於溫帶稉稻範圍。透過碳化種子分析，可知臺灣稻米耕作已有幾千年，並且最早期種植的是溫帶稉稻。
現代臺灣人食用的溫帶稉稻是日治時期重新育種的結果，數千年前的稉稻從何而來？這和邢禹依團隊在小米身上的發現，彷彿史前人類與農業文明移動的足跡。
考古臺灣農業從哪來 小米提供路徑線索
中國古代所稱「五穀」為「稻、黍、稷（粟）、麥、菽」，從南關里東遺址出土的碳化種子中，發現了「稻、黍、粟」。指認種子身分的下一步就是追溯來源，它們是從哪裡來的？
邢禹依團隊將南關里東遺址與中國山東、杭州灣地區考古遺址進行比對，發現在北方的山東考古遺址同樣有稻、黍、粟的遺跡，在杭州灣遺址則僅有稻米，「杭州灣那邊就是河姆渡文化，6千年前河姆渡基本上是水田耕作，而臺灣和山東都是旱田耕作。」研究團隊亦發現杭州灣遺址出土荸薺、芡實、稗草等水生植物遺跡，而在山東及南關里東遺址則沒有。
研究團隊透過南關里東出土的人類骨骸，發現5千年前先民擁有拔牙文化，可能是當時的文化風俗；直到日治時期，臺灣部分部落尚保有拔牙文化，而相似的拔牙形式同樣出現在6千年前的山東考古遺址。研究團隊以此為基礎提出假說，將稻、黍、稷由山東向南，最後到臺灣，可能是南島語族祖先的遷徙路徑。
原民智慧傳承種原生機 看見山地陸稻多樣性與抗逆性
數千年前的種子，和近代的作物之間又經歷什麼變化？我們怎麼確認他們的關係？研究團隊希望能透過基因定序了解早期作物，但是難以直接對碳化種子進行基因定序，無法解讀全貌。
於是，他們尋找延續至今、仍有現生種子的古老品系，幸運的是，臺灣原住民族因為祖傳觀念，會將傳統作物的種子進行保存與復種，而得以代代相傳、保留下來。近代日治時期的育種學家採集了60種臺灣山地陸稻的品系，目前保存在臺中農試所的種原庫。由於缺乏更詳盡的資料，研究團隊與專門研究南島語系的法國國家科學院之東亞語言研究所學者洛藍．沙加爾（Laurent Sagart）合作，走訪各部落、訪問耆老，希望知道更多關於早期作物耕作的語言與活動。
雖然因為南科遺址介入考古研究、又為陸稻投入部落田調，邢禹依始終不脫農藝學者研究農作物的本色，除了透過田野調查進行語言與文化的保存，研究團隊針對各品系進行作物研究，透過實際復種，觀察山地陸稻的生長型態。他們發現山地陸稻擁有豐富的多樣性，各品系之間種子外觀色澤不同，有些帶有長芒，且芒的顏色也不相同，榖粒的形狀也各有變化。
此外，他們也針對山地陸稻的耐淹、耐旱性進行了調查，發現陸稻耐淹性不如現代稉稻，但是耐旱性表現出色。特別的是，他們發現山地陸稻在中高海拔山區環境馴化之下，產生特殊抗性，邢禹依解釋：「這些山地陸稻在山上種了那麼久，除了耐旱、耐淹、耐熱、耐冷，還可以耐UV光（紫外線）。」在臭氧層破洞尚無可彌補的現代環境之下，山地陸稻潛在的抗逆性，可能成為未來糧食生產的重要解方。
原民作物是良質米奇蹟關鍵 解開「臺中65號」身世之謎
邢禹依說：「原住民作物對我們最大的影響，就是臺中65號的育成。」1925年日本育種學家末永仁將日本品種「龜治」、「神力」進行雜交，成功選育臺中65號，開啟了臺灣人食用蓬萊米的歷史，「這個品種非常重要，學農的都會注意它，現在臺灣85%的稉稻品種都來自臺中65號。」
臺中65號是一個來得正好的奇蹟，但是邢禹依認為臺中65號尚存有身世之謎，「龜治、神力這兩個日本品種，都對日照長度敏感，在日本僅能一年一收。來到臺灣的栽培環境，很早或很晚開花結穗、產量低，為什麼這兩個日本品種的後代，會變成對日照長度不敏感，而且能夠一年兩收？」根據前人研究，臺中65號之所以對日照長度不敏感，是因為影響抽穗期快慢的基因Hd1（Heading date 1）發生變異，失去功能。但是兩個日本水稻品種本身並不具有引發突變的基因序列，究竟臺中65號的變異從何而來？這是數十年來農藝學者始終困擾不解的謎團。
研究團隊盤查山地陸稻的基因定序資料，僅在3個品系中發現引起突變的因子，他們鎖定幾個品系進行全基因體定序，確定2個山地陸稻品系（Muteka、Nakabo）在選育臺中65號的過程中發生基因滲入（introgression）導致變異，「當時山地陸稻就種在旁邊，花粉飄過去造成基因滲入，取代了龜治、神力的基因特性。」
當時的農業育種家為了確實保存種原，每隔5年會重新種植，以保存種子活力，因此試驗田的周圍種有山地陸稻，也意外促成了奇蹟的蓬萊米。除了帶來對日照長不敏感的基因，現今蓬萊米的優質口感、風味，也多是來自山地陸稻的貢獻，邢禹依認為山地陸稻還有許多優良性狀，值得投入更多研究。
從「孤兒作物」到新興雜穀 油芒全株利用有待開發
2011年，因跨領域植物科學研究經歷，邢禹依受邀參與康乃爾大學演講，會中她首次從民族植物及古生物學教授多利安．富勒（Dorian Fuller）的演講中聽聞臺灣油芒的存在。臺灣油芒在學界被稱為「孤兒作物」，在臺灣擁有馴化後的品系，但從未離開島嶼，於是研究團隊著手尋找臺灣油芒，當時可以依循的資料僅有日治時期所採集的標本，以及日本學者竹井惠美子所發表的臺灣油芒文獻，最後偶然在德文部落發現臺灣油芒的蹤跡。
後來，研究團隊陸續在宜蘭南方澳、新竹尖石等地發現野生油芒；也在布農族望鄉、古楓、崁頂部落；魯凱族北葉、神山、霧臺部落發現馴化過的油芒品系。透過洛藍．沙加爾調查各部落關於油芒的語言使用與農耕活動的描述，他推測臺灣油芒在臺灣的栽種歷史至少有3千年之久。研究團隊也發現這個陌生的作物擁有「適者生存」的抗逆性，且營養價值非常豐富。
除了種原保存與語言文化的調查，研究團隊也專注於研究油芒的作物特性，它作為C 4 植物、產能相當高。油芒葉鞘上佈滿白色粉末，穗頸也摸起來油滑，透過化學分析指出是純度很高的蠟，是植物表皮細胞所分泌的長鏈脂肪，可以防止水分蒸散，這也正是油芒抗逆性的關鍵所在，包括耐旱、耐寒，也少有病蟲害等。
邢禹依表示，油芒特殊的高產能機轉，有朝向生質能源作物發展的潛力。此外，油芒的營養價值勝過一般禾穀類，不僅蛋白質含量高，鐵、鎂、鉀等營養素也高出許多。除了可以作為人類糧食，畜產試驗所也朝向飼料作物的運用研發，而且油芒的抗逆性使它可以栽種於邊際土地上，在較為貧脊、畸零或缺乏耕作資源的土地上仍然可以栽種生長。邢禹依認為，油芒的研究有機會協助解決部分國家的糧食與饑荒的問題。
臺灣原生油芒企業社 氣候變遷下旱作榖類can help
臺灣原生油芒企業社是提供顧問服務的社會企業，由邢禹依研究團隊過去的成員之一徐子富與數名族人共同經營，他們專注於連結需求與資源，像是協助產地解決耕種問題，透過油芒連結學校與NGO團體以及媒合企業實踐CSR目標等，目的是推動油芒復耕或加值產業，讓民眾更了解油芒。
基於「取之部落，回饋部落」的理念，油芒復耕計畫起初優先在原住民部落施行，但徐子富坦言推行5年多，成果不太理想，部分山區土地貧脊、缺水，加上人口老化問題嚴重，在多種現況阻礙下計畫難以推動。但自明年開始，將會在平地推廣油芒種植，「我們跟農改場合作，找到願意配合的產銷班，明年開始會在平地種植油芒。」首次在平地耕種大面積的油芒，他們將目標鎖定高鐵沿線耕地，將輔導農民改種耐旱作物，透過調整土地利用的方式，改善大量抽取地下水、地層下陷的問題。
臺灣原生油芒企業社近期加入「生態給付」計畫，協助嘉義縣梅峰鄉種植油芒，為的是提供山麻雀族群食物來源，打造鳥禽的「喘息棲地」。山麻雀因為榖類耕作日益減少而缺乏食物來源，長距離的覓食，生存風險升高，導致山麻雀數量愈來愈少，透過耕種油芒提供山麻雀食榖來源，也藉此推廣油芒。相較其他穀類，油芒容易種植，也不太需要施肥、噴灑農藥，幫助農民在生產成本較低的情況下，為生態平衡付出心力。
珍貴品系薪火相傳 保種是為百年後的世界
徐子富認為，持續推廣臺灣的旱作榖類是積極面對環境的第一步，氣候變遷影響的是全面性問題，包括土地利用、生態系失衡等，「原住民保留了全世界獨一無二的榖類，不只是油芒，小米、稷，旱稻品種也非常好。」數千年前的原住民馴化了油芒，並將油芒帶回自己的田裡，「如果不是有一位保種者，將臺灣油芒留下來，這個世界上不會有這個作物。我們希望教育給下一代，讓他們知道祖先千年來，一直做著這樣的事情。」
臺灣原生油芒企業社日前也與臺灣全民食物銀行協會合作，選定3個偏鄉小學，透過食農教育，讓部落孩子認識油芒、栽種油芒，也跟長榮大學合作，透過USR計畫深入當地部落。徐子富說，希望在協助產業發展的同時，也將原住民傳統作物推廣出去，「我們要薪火相傳，沒有先民留下珍貴品系，我們沒有現在的豐衣足食，我們必須看向幾十年後，甚至幾百年後的世界。」
