2023-12-04 10:40:25
圖為群體遺傳學(xué)分析證明兩份大芻草對現(xiàn)代玉米基因組均具有廣泛貢獻。（嚴建兵教授團隊供圖）
北京時間12月1日凌晨，美國《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室嚴建兵教授團隊與美國加州大學(xué)戴維斯分校研究團隊的一項合作研究成果。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現(xiàn)代玉米表型變異的重要貢獻，修正了玉米單一起源于小穎大芻草亞種的假說，提出了一個新的玉米起源模型。
論文通訊作者之一嚴建兵教授介紹，玉米起源的爭論已持續(xù)一個多世紀，直到本世紀初，玉米單一起源于小穎大芻草亞種成為科學(xué)界共識。
嚴建兵說，小穎大芻草亞種主要生長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在墨西哥中部高海拔地區(qū)。在近10年對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)合研究團隊分析了超過1000份大芻草和現(xiàn)代玉米，以及9份來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，團隊精準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)，后在人類活動影響下進行了第一次擴散。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)代玉米擴散的新起點，在美洲進行了第二次馴化和擴散，并逐漸替代了第一次擴散留下的古玉米，成為現(xiàn)代玉米的“祖先”。
該研究為理解人為機制對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行作物遺傳改良奠定了重要理論基礎(chǔ)。
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