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北京时间12月1日凌晨，美国《科学》杂志在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室严建兵教授团队与美国加州大学戴维斯分校研究团队的一项合作研究成果。他们发现了两份完全不同的大刍草——小颖大刍草亚种和墨西哥高原大刍草亚种，它们同为现代玉米的“祖先”。该研究证明了墨西哥高原大刍草亚种对现代玉米表型变异的重要贡献，修正了玉米单一起源于小颖大刍草亚种的假说，提出了一个新的玉米起源模型。
论文通讯作者之一严建兵教授介绍，玉米起源的争论已持续一个多世纪，直到本世纪初，玉米单一起源于小颖大刍草亚种成为科学界共识。
严建兵说，小颖大刍草亚种主要生长在墨西哥西南部低海拔地区，并不适应高海拔环境。但有考古证据表明，玉米早在6200多年前就已适应了高海拔环境。而墨西哥高原大刍草亚种主要生长在墨西哥中部高海拔地区。在近10年对墨西哥和南美洲高海拔玉米农家种的研究发现，现代玉米存在墨西哥高原大刍草亚种基因渗透的证据。
图为群体遗传学分析证明两份大刍草对现代玉米基因组均具有广泛贡献。
联合研究团队分析了超过1000份大刍草和现代玉米，以及9份来自北美洲和南美洲的古玉米基因组数据，均发现墨西哥高原大刍草亚种基因渗透的情况。在此基础上，团队精准鉴定了每份材料中墨西哥高原大刍草亚种基因渗透片段的比例，发现平均每份现代玉米中有约18%的基因组来自墨西哥高原大刍草亚种基因组的渗透，证明了墨西哥高原大刍草亚种为现代玉米的第二“祖先”。
该研究提出了一个新的玉米起源模型，即初始驯化玉米单起源于墨西哥西南部低海拔地区，后在人类活动影响下进行了第一次扩散。6000多年前，初始驯化玉米在墨西哥中部高海拔地区与墨西哥高原大刍草亚种偶然发生了一次杂交，帮助玉米适应了高海拔环境。这份杂合古玉米作为现代玉米扩散的新起点，在美洲进行了第二次驯化和扩散，并逐渐替代了第一次扩散留下的古玉米，成为现代玉米的“祖先”。
该研究为理解人为机制对作物驯化起源的影响提供了良好范例，并为利用野生资源进行作物遗传改良奠定了重要理论基础。
发布时间：2023-12-02 22:00
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