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5310年玉米穗軸的基因組序列為玉米馴化的早期階段提供了新的見解

2019-01-10 10:56:15 ? 來源：

對已有5,310年歷史的玉米穗軸基因組進(jìn)行測序的研究人員發(fā)現(xiàn)，多年前在墨西哥中部種植的玉米在遺傳上與現(xiàn)代玉米相比，與其野生祖先相似。例如，古代玉米已經(jīng)攜帶了導(dǎo)致核仁變軟的遺傳變異，這是現(xiàn)代玉米的一個共同特征。該研究結(jié)果于11月17日在Current Biology上報道。

“大約9000年前，在現(xiàn)代的墨西哥，人們開始收集和食用野生草坪，”丹麥自然歷史博物館的內(nèi)森威爾士說。“在幾千年的過程中，人類驅(qū)動的選擇導(dǎo)致了重大的物理變化，將非生產(chǎn)性植物變成了現(xiàn)代玉米，通常被稱為玉米。我們知道玉米看起來與幾十年前科學(xué)家的野生祖先不同沒有就玉米的真正祖先達(dá)成共識。“

為了更好地了解世界上產(chǎn)量最高的作物的馴化歷史，威爾士及其同事，包括JazmínRamos-Madrigal，對來自墨西哥中部的一種有5,310年的玉米棒的基因組進(jìn)行了測序。20世紀(jì)60年代，在理查德麥克尼尼斯(Richard MacNeish)領(lǐng)導(dǎo)的一次大型考古探險中，這個被稱為Tehuacan162的穗軸被從Tehuacan山谷的一個洞穴中挖掘出來。

幸運(yùn)的是，馬薩諸塞州安多弗市的羅伯特S.皮博迪博物館幾十年來一直非常關(guān)注古代玉米標(biāo)本 - 世界上已知的五大標(biāo)本之一。威爾士解釋說，這種特殊的玉米棒和其中的DNA保存得非常好。

“由于分解和土壤污染，考古標(biāo)本經(jīng)常含有高水平的細(xì)菌DNA，”他說。“然而，在對古老玉米棒進(jìn)行基因檢測時，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)Tehuacan162玉米芯中70%的DNA來自植物!” 大多數(shù)其他古代樣品含有不到10%的植物DNA。

Tehuacan162沒有像野生祖先那樣堅硬的種皮。但是，古老的玉米棒不到現(xiàn)代玉米棒的十分之一，長度不到兩厘米。此外，古老的玉米棒僅產(chǎn)出八排仁，約占現(xiàn)代玉米的一半。這導(dǎo)致研究人員懷疑其基因?qū)橛衩遵Z化的早期階段提供線索。

為了充分利用小樣本，Wales和Ramos-Madrigal采用了尖端的古生物技術(shù)。他們用一種旨在回收超短DNA的方法提取DNA，特別注意避免丟失任何遺傳物質(zhì)。因此，研究人員能夠準(zhǔn)備足夠的DNA進(jìn)行測序，同時仍然保留足夠的樣本，通過放射性碳年代確定穗軸的精確年齡。

研究人員表示，這項新研究結(jié)果為玉米10000年的進(jìn)化歷史及其馴化提供了豐富的信息。研究人員說，除了闡明玉米如何為瑪雅等古代文明提供膳食基礎(chǔ)外，這些研究還可以幫助理解和改善現(xiàn)代玉米的商業(yè)重要品系。

“這只是故事的開始，”拉莫斯 - 馬德里加爾說。“人類很快就非常成功地將玉米分散到美洲。我們想知道人類是如何分散它們的，它們采取了哪種途徑，以及玉米如何適應(yīng)這種多樣化的環(huán)境。”

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