人類社會的發展離不開人類對自然資源的利用。動植物是史前人類利用的主要資源，而人類對動植物的利用是人類適應環境、改造環境的表現，尤其是農業的發生和發展。農業的產生是人類對植物資源更徹底的利用——將許多富含淀粉的植物進行馴化，讓這些植物在人的掌控下進行生長。
一般認為，人類對植物的馴化經歷了采集、專門化采集和種植三個階段。植物野生性狀在長期的種植過程中發生改變，馴化性狀開始出現。中國北方被認為是以粟、黍為中心的旱作農業起源地。近年來，新的考古發現和研究將馴化黍的出現推進到距今10000年，最早的粟遺存則出現在距今8700年前。但是，人類什么時候開始注意到這些植物的野生祖本并開始采集、食用？什么時候開始種植這些野生祖本？種植多久才能出現馴化的性狀？這些問題都還有待于進一步研究。
在中國科學院戰略性先導科技專項（XDA05130603）、全球變化研究國家重大科學研究計劃（2010CB950100）和國家自然科學基金（40771205，41072140）的支持下，中國科學院地理科學與資源研究所自然環境變化與格局研究室環境考古團隊的楊曉燕與合作者在華北地區開展了早期旱作農業起源的植物考古學研究。河北省徐水縣南莊頭遺址（早于距今11,000年）和北京市門頭溝區東胡林遺址（距今11,000-9,500年）是中國北方兩處重要的考古遺址，出土了大量糧食（食物）加工工具（石磨盤、石磨棒、陶器）；更為重要的是，古人類在這兩處遺址的活動時間正是世界各地農業發生的關鍵時段。研究者對這些石器和陶器的表面殘留物，以及文化層沉積物中的古代淀粉遺存進行了提取和分析，發現在距今11,000年以前，古代淀粉殘留物中已經出現了具有馴化特征的粟類淀粉粒，說明當時人類已經開始了對粟（Setaria italica，俗稱谷子、小米）和黍（Panicum milliaceum，俗稱糜子、黃米）這兩種作物的野生祖本的馴化。
通過統計分析發現，具有野生性狀的粟的淀粉粒在距今11,000-9,500期間，其所占比例一直處于下降狀態；同時，具有馴化性狀的粟的淀粉粒所占比例則持續增加，這說明人類對粟的馴化是一個漫長的過程，至少持續了2,000年之久。
該研究將人類對粟類植物（狗尾草屬和黍屬）的利用向前推進了1,000年，對粟的利用向前推進了2,000年；同時，還首次對粟的馴化過程進行了分析，指出從青狗尾草（Setaria viridis，粟的野生祖本）馴化到谷子，至少需要2,000年的時間。
這一研究由中國科學院地理科學與資源研究所牽頭，參與研究的還包括美國微體化石植物考古基金會、中國科學院地質與地球物理研究、河北省文物局、山西大學、北京大學、北京市文物研究所、中國科學院研究生院等單位的多位科學家。
該研究論文“中國北方早期粟類利用”發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
圖1 從考古遺址提取到的古代淀粉粒（比例尺：a-g, 10mm；h-I, 20mm）
圖2從考古遺址中獲得的野生性狀粟淀粉粒與馴化性狀粟淀粉粒在距今11,000-9,500年間的比例變化（NZT，南莊頭遺址；DHLE，東胡林遺址早期階段；DHLL，東胡林遺址晚期階段）