來自5,310年歷史的玉米芯的DNA證據(jù)填補(bǔ)了歷史上的空白
對(duì)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(gè)共同特征。該研究結(jié)果于11月17日在Current Biology上報(bào)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(dòng)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其幾十年前的野生祖先不同沒有就玉米的真正祖先達(dá)成共識(shí)。“
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(duì)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領(lǐng)導(dǎo)的一次重大考古探險(xiǎn)中,這個(gè)被稱為Tehuacan162的穗軸被從Tehuacan山谷的一個(gè)洞穴中挖掘出來。
幸運(yùn)的是,馬薩諸塞州安多弗的羅伯特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(duì)古老玉米棒進(jìn)行基因檢測時(shí),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(jiān)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(shí)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(xiàng)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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