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铜器时代的大麦基因组成为最古老的植物基因组

来源/作者:Genelibs   发表时间:July 20, 2016, 10:15 a.m.   文章热度:1507   


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  最近,一个国际研究小组首次成功地对铜器时代的大麦基因组进行了测序。这是迄今重建的最古老的植物基因组。

       这些6000年前的种子是从以色列Judean沙漠Masada要塞南崖靠近死海的Yaram洞穴获 得的。从遗传学来说,史前大麦非常类似于目前种植在Levant南部的大麦,从而支持目前“大麦驯化发生在Upper约旦河谷”的假设。

       这个研究团队的成员来自于德国Leibniz植物遗传和作物研究所(IPK);以色列希伯来大学、巴伊兰大学;耶拿马克斯普朗克类历史研究所;以色 列海法大学;英国James Hutton学院,加利福尼亚大学圣克鲁斯分校;美国明尼苏达大学圣保罗分校和德国Tü宾根大学。

      所分析的大麦颗粒,连同成千上万种其他植物残体,是在耶路撒冷希伯来大学考古学院Uri Davidovich和Zinman考古研究所、海法大学的Nimrod Marom为首的一次系统考古发掘中获得的。

      植物考古学分析是由巴伊兰大学的Ehud Weiss带领完成。洞穴的访问是非常困难的,并且仅被人类使用了很短的时间,大约6000年前,可能是短暂的避难所。

      迄今为止最古老的植物基因组
     大多数植物考古结果,限于古代与现代植物标本形态学的比较。到目前为止,只有史前玉米已经得以遗传重建。在这项研究中,该研究团队成功地测定了6000年前的大麦完整基因组。

      巴伊兰大学的Ehud Weiss解释说:“这些考古遗迹提供了一个独特的机会,让我们最终测定了一种铜器时代的植物基因组。几千年来由于该地区极端干燥,遗传物质一直都保存完 好。”为了确定古代种子的年龄,研究者将谷物分成两份,一份进行放射性碳年代测定,而另一份用来提取古DNA。”耶拿马克斯普朗克人类历史科学研究所开估遗传学部门主任Johannes Krause解释说:“对我们来说,古DNA就像一个时间胶囊,让我们回到历史,并深入分析在过去不同的时间点上的作物驯化。”铜器时代的大麦基因组是迄今为止重建的最古老的植物基因组。

       大麦驯化很早就已完成
       在10000年前在Fertile Crescent就已有小麦种 植,Fertile Crescent是一个镰刀形的地区,从今天的伊拉克和伊朗,通过土耳其和叙利亚延伸进入黎巴嫩、约旦和以色列。迄今,这两种作物的野生形式仍然存在于该 地区,并且是海法大学进化研究所的主要研究模型物种。海法大学的Tzion Fahima解释说:“谷物业就是从那里起源,然后蔓延到欧洲、亚洲和北非。”

        Nils Stein解释说:“我们的分析表明,6000年前培育的种子与我们今天在该地区发现的野生型有很大的不同。然而,它们与该地区现在的驯化品系有相当大的遗传重叠。这表明大麦在Fertile Crescent的驯化已经很先进。”

       根据Tzion Fahima及其海法大学和以色列Tel-Hai学院的同事介绍,古代种子与该地区的野生形式以及所谓的“地方品种”的比较表明,大麦的驯化起源于约旦河 谷上游内——这个假说也由周边地区的两个考古遗址得以支持,在这两个遗址发现了迄今最早的大麦耕种遗迹。

      同时,研究人员发现了与现代该地区驯化品系的遗传重叠。本研究的主要作者、Leibniz植物遗传和作物研究所的Martin Mascher说:“考虑到在漫长的时间里,气候、当地的动植物群以及耕捉法发生了变化,这种相似性是一个惊人的发现。”研究人员因此认为,来到该地区的 征服者和移民并没有从他们以前的家园带来自己的作物种子,而是继续培养适应当地现存的品种。

      对我国作物起源的新认识
      将考古学、古植物学、遗传学和基因组学结合在一项跨学科研究中,为我们的作物起 源提供了新见解。图宾根大学的Verena Schuenemann预测说:“这仅仅是一项新的和令人兴奋的研究的一个开始。对史前植物的考古遗迹的DNA分析,将为我们提供关于‘作物的起源,驯化 和传播’的新见解。”

推荐原文:
Exome sequencing of geographically diverse barley landraces and wild relatives gives insights into environmental adaptation. Nature Genetics: (2016)DOI: doi:10.1038/ng.3612

Genomic analysis of 6,000-year-old cultivated grain illuminates the domestication history of barley.

 


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