中國教育報-中國教育新聞網訊(記者 李瑩)近日,吉林大學生命科學學院崔銀秋教授與植物科學學院王樂副教授團隊利用古DNA技術成功獲取了世界首例古代核桃基因組,并綜合運用古基因組學與群體遺傳學分析手段系統揭示了核桃在絲綢之路上的傳播路徑及遺傳演化特征。該研究為揭示絲綢之路上關鍵經濟作物的傳播歷史與馴化軌跡提供了直接的分子證據。
古DNA研究長期以來多集中于人類和動物骨骼,而古代植物遺存由于更易受環境影響發生降解或碳化,從中獲取高質量基因組數據的難度極大,這也成為制約植物考古遺傳學發展的瓶頸。團隊針對這一難題,通過優化古DNA實驗流程以及基因組數據分析方法,成功從新疆尉犁縣克亞克庫都克烽燧(唐代)和沙雅縣庫木庫克遺址(近代)的出土樣本中獲得了高質量的核桃基因組數據。這是目前世界上已知最早的古代核桃基因組數據,為今后利用古DNA技術解析作物起源與演化提供了可借鑒的技術范式。
基于這一珍貴的古基因組數據,并結合全球196份現代核桃及鐵核桃的重測序數據,研究團隊揭示了核桃在絲綢之路上的傳播與演化細節。首先,基因組分析顯示,唐代核桃樣本呈現出介于中南亞類群與中國內陸類群之間的過渡遺傳結構,且與中南亞類群都呈現出較為豐富的遺傳多樣性。這一發現直接證實了新疆是核桃自中亞馴化中心向東傳入中國內陸的關鍵“中轉站”。同時,研究通過對功能基因的篩查,發現控制核桃內隔膜(分心木)厚度的基因(XP_018805819.1)在唐代樣本中已體現為現代樣本的基因單倍型。這表明該等位基因可能在現代育種前已普遍存在或受到選擇的影響。研究還發現,新疆鞏留縣的野生核桃與當地栽培種之間不存在基因交流,這提示野生核桃種群保持了獨特的遺傳獨立性,是未來育種改良的重要種質資源。
該研究通過引入時間維度的古基因組數據,有效克服了僅依靠現代遺傳數據無法準確還原歷史動態的局限,不僅重現了千年前絲綢之路上作物交流的繁榮景象,也展示了古DNA技術在解答農業考古問題上的巨大潛力。
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