人口统计模型回放小麦进化的磁带
小麦,包括面包小麦及其亲戚,是一种主食作物,养活了世界约35%的人口。小麦作为新月沃地最早出现的古老作物之一,自“新石器时代革命”以来已经种植了10万多年,被认为是人类社会的变革力量。然而,尽管小麦具有经济重要性和与人类的密切联系,但小麦的种群历史仍然不清楚。
在《自然植物》上发表的一项新研究中,由中国科学院(CAS)遗传与发育生物学研究所(IGDB)的陆飞领导的研究人员揭示了全新世小麦的进化历史。
在这项研究中,赵学波,郭亚飞和他们在Lu小组的同事收集了来自小麦属和Aegilops(小麦)属的六个物种和795个亚种的25个小麦种质的全基因组序列。然后,他们构建了小麦的属级遗传变异图(VMap 1.1),其中约有78万个单核苷酸多态性。
利用基因组数据的人口统计模型,研究人员发现面包小麦起源于里海西南海岸附近的多倍体化事件。然而,来自其亲戚的持续基因流动导致面包小麦的缓慢物种形成过程持续了大约3年。面包小麦随后迅速传播到欧亚大陆,在大约 000,7 至 000,5 年前到达欧洲、南亚和东亚。
跨欧亚的扩散塑造了一个普遍多样化但偶尔收敛的面包小麦适应格局:研究人员发现,在黄金开花时间基因(Ppd-D1)中,三个独立的功能丧失突变赋予早期开花表型,分别帮助面包小麦适应欧洲,东亚和南亚。
作物亲缘种对于在不断变化的气候中培育具有弹性的作物很有价值。然而,研究人员发现,由于人类饮食的变化和对未来气候变化的脆弱性,面包小麦的一些最关键亲戚的人口规模令人担忧地下降。例如,在过去的82年里,小麦中的二倍体和四倍体的种群规模下降了2%。这一发现突出了保护和养护小麦生物多样性的迫切需要。
综上所述,本研究提供了一套全面的人口学模型,揭示了面包小麦及其近缘种的种群历史,为有效剖析小麦适应的遗传机制铺平了道路。
预计这些发现将支持未来保护小麦生物多样性和培育气候适应型作物的知情努力。
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