2023-12-04 10:40:25
圖為群體遺傳學(xué)分析證明兩份大芻草對(duì)現(xiàn)代玉米基因組均具有廣泛貢獻(xiàn)。（嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)供圖）
北京時(shí)間12月1日凌晨，美國(guó)《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)合作研究成果。他們發(fā)現(xiàn)了兩份完全不同的大芻草——小穎大芻草亞種和墨西哥高原大芻草亞種，它們同為現(xiàn)代玉米的“祖先”。該研究證明了墨西哥高原大芻草亞種對(duì)現(xiàn)代玉米表型變異的重要貢獻(xiàn)，修正了玉米單一起源于小穎大芻草亞種的假說(shuō)，提出了一個(gè)新的玉米起源模型。
論文通訊作者之一嚴(yán)建兵教授介紹，玉米起源的爭(zhēng)論已持續(xù)一個(gè)多世紀(jì)，直到本世紀(jì)初，玉米單一起源于小穎大芻草亞種成為科學(xué)界共識(shí)。
嚴(yán)建兵說(shuō)，小穎大芻草亞種主要生長(zhǎng)在墨西哥西南部低海拔地區(qū)，并不適應(yīng)高海拔環(huán)境。但有考古證據(jù)表明，玉米早在6200多年前就已適應(yīng)了高海拔環(huán)境。而墨西哥高原大芻草亞種主要生長(zhǎng)在墨西哥中部高海拔地區(qū)。在近10年對(duì)墨西哥和南美洲高海拔玉米農(nóng)家種的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代玉米存在墨西哥高原大芻草亞種基因滲透的證據(jù)。
聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)分析了超過(guò)1000份大芻草和現(xiàn)代玉米，以及9份來(lái)自北美洲和南美洲的古玉米基因組數(shù)據(jù)，均發(fā)現(xiàn)墨西哥高原大芻草亞種基因滲透的情況。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)鑒定了每份材料中墨西哥高原大芻草亞種基因滲透片段的比例，發(fā)現(xiàn)平均每份現(xiàn)代玉米中有約18%的基因組來(lái)自墨西哥高原大芻草亞種基因組的滲透，證明了墨西哥高原大芻草亞種為現(xiàn)代玉米的第二“祖先”。
該研究提出了一個(gè)新的玉米起源模型，即初始馴化玉米單起源于墨西哥西南部低海拔地區(qū)，后在人類(lèi)活動(dòng)影響下進(jìn)行了第一次擴(kuò)散。6000多年前，初始馴化玉米在墨西哥中部高海拔地區(qū)與墨西哥高原大芻草亞種偶然發(fā)生了一次雜交，幫助玉米適應(yīng)了高海拔環(huán)境。這份雜合古玉米作為現(xiàn)代玉米擴(kuò)散的新起點(diǎn)，在美洲進(jìn)行了第二次馴化和擴(kuò)散，并逐漸替代了第一次擴(kuò)散留下的古玉米，成為現(xiàn)代玉米的“祖先”。
該研究為理解人為機(jī)制對(duì)作物馴化起源的影響提供了良好范例，并為利用野生資源進(jìn)行作物遺傳改良奠定了重要理論基礎(chǔ)。
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