#雜草被馴化成作物# 百年假說被證實】近日,浙江大學樊龍江教授團隊在《分子植物》(Molecular Plant)發表論文。該研究通過對野生、雜草和栽培類型黑麥116份種質資源進行全基因組測序和分析,揭示了栽培黑麥是由雜草黑麥馴化而來,極大豐富了作物起源理論。該研究同時挖掘了大量黑麥馴化與遺傳改良基因位點,為黑麥及小麥遺傳育種提供了重要基因資源。

圖片為作物馴化起源的兩個途徑。左圖:雜草進入農田後,由於人類的不斷清除(一種無意識的選擇),雜草株型逐步變得更加偏向作物,即擬態作物。本論文有關栽培黑麥馴化起源研究,證實了農田雜草馴化成作物的作物起源途徑。右圖:雜草與栽培黑麥。 樊龍江供圖

蘇聯著名遺傳學家瓦維洛夫1917年提出作物次生起源假說(即部分作物直接馴化自雜草而非野生祖先種),認為栽培黑麥是由小麥田雜草之一——雜草黑麥馴化而來。基因組數據是揭示黑麥次生起源、馴化選擇機制最為直接和有效的證據,但由於黑麥基因組的複雜性,黑麥屬全基因組遺傳變異圖譜一直不清楚。樊龍江教授團隊基於群體基因組數據,分析了黑麥種群遺傳結構、動態曆史模擬等,證實了栽培黑麥由雜草黑麥馴化而來。

該論文是該團隊有關瓦維洛夫假設的第二篇研究成果。之前他們證實雜草進入農田後,受到人類一種無意識的選擇(不斷清除過程),雜草株型(特別在苗期)逐步變得更加像作物,即擬態作物。直接選擇株型與作物相似的農田雜草(而不是野生種)作為馴化對象,可以減少株型等性狀的馴化過程,這不失為一個明智的選擇。本研究是上述研究的延續,從而補齊了作物雜草起源假說的另一個關鍵證據。

栽培黑麥屬於禾本科小麥族黑麥屬,與大麥、小麥親緣關系較近,往往作為遠緣雜交材料被用於小麥育種。由於黑麥抗寒、抗病蟲及抗逆性強,植株高大,耐貧瘠、酸性土壤,可作為糧飼兼用的作物,同時也是小麥育種重要異源基因的供體。黑麥屬的分類有過多種主張,目前認為黑麥屬可分為一年生野生自交授粉的森林黑麥、多年生野生異交授粉的山地黑麥和一年生普通黑麥。其中栽培黑麥為普通黑麥的一個亞種,瓦維洛夫黑麥是栽培黑麥的假定野生祖先,其余亞種被認為是雜草黑麥。表型上,雜草黑麥與栽培黑麥已非常相似,但與栽培黑麥相比,抽穗期較晚,株高較矮,千粒重較輕。

該研究還發現,栽培黑麥從雜草黑麥馴化過程中,包括與株高、斷穗、產量及抗病相關的至少279個受到選擇的基因位點;黑麥屬內持續的基因流動可能對黑麥的馴化產生影響,如在6個栽培黑麥中chr6R染色體有長度為2Mb的片段是來自多年生野生的山地黑麥的滲入,且該滲入片段中攜有與產量、育性等重要性狀相關的基因。http://t.cn/A6JieILm

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