12月1日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合加州大學(xué)戴維斯分校杰弗里教授團(tuán)隊(duì)的研究論文。研究提出了一個(gè)全新的玉米起源模型，發(fā)現(xiàn)兩份完全不同的大芻草——小穎大芻草亞種和墨西哥高原大芻草亞種為現(xiàn)代玉米的共同祖先，修正了玉米單一起源于小穎大芻草亞種的假說(shuō)。同時(shí)，明確了墨西哥高原大芻草亞種對(duì)現(xiàn)代玉米表型變異的重要貢獻(xiàn)。該研究為理解人為機(jī)制對(duì)作物馴化起源的影響提供了良好范例，并為利用野生資源進(jìn)行作物遺傳改良奠定重要理論基礎(chǔ)。該研究同時(shí)得到了中國(guó)、美國(guó)和墨西哥等國(guó)15個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在材料和數(shù)據(jù)收集等方面的大力協(xié)助，是一個(gè)國(guó)際合作、多方協(xié)同攻關(guān)的成果。

 

 

      玉米是人類歷史上馴化最為成功的作物之一，但玉米與其野生近緣種之間存在巨大的形態(tài)差異，從而引發(fā)了一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)關(guān)于玉米起源的科學(xué)爭(zhēng)論，有“三成分起源假說(shuō)”“單起源假說(shuō)”等。直到本世紀(jì)初，借助分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)科學(xué)院院士、威斯康星大學(xué)的約翰•多布利證明玉米是單一起源于小穎大芻草亞種，單起源假說(shuō)也因此成為科學(xué)界的共識(shí)。

 

      嚴(yán)建兵教授聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)分析了超過(guò)1000個(gè)大芻草和現(xiàn)代玉米（包括栽培玉米和農(nóng)家種），以及9份來(lái)自于北美洲和南美洲的古玉米基因組數(shù)據(jù)，證明墨西哥高原大芻草亞種為現(xiàn)代玉米的第二祖先。通過(guò)分析杰弗里教授提供的5000多份美洲玉米農(nóng)家種基因組數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證明了這一結(jié)論。研究人員將真實(shí)數(shù)據(jù)與假設(shè)的不同玉米歷史混合模型進(jìn)行了擬合，揭示了現(xiàn)代玉米史上的多次混合事件。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)提出一個(gè)新的起源模型，即初始馴化玉米單起源于墨西哥西南部低海拔地區(qū)，在人類活動(dòng)影響下，初始馴化的玉米在美洲地區(qū)進(jìn)行了第一次擴(kuò)散。而6000多年前，初始馴化玉米在墨西哥中部高海拔地區(qū)與墨西哥高原大芻草亞種偶然發(fā)生了一次雜交，幫助玉米適應(yīng)了高海拔環(huán)境（與現(xiàn)代考古學(xué)證據(jù)很好吻合，在墨西哥高海拔地區(qū)發(fā)現(xiàn)了6000多年前的古玉米化石），而這份原始的雜合古玉米作為現(xiàn)代玉米擴(kuò)散的新起點(diǎn)，重新在美洲進(jìn)行第二次馴化和擴(kuò)散，并逐漸替代了第一次擴(kuò)散留下的古玉米，成為現(xiàn)代玉米的祖先。

 

      嚴(yán)建兵教授表示，科研工作者要基于糧食安全和玉米產(chǎn)業(yè)的重大需求，提出要解決的技術(shù)問(wèn)題，從而找到解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如何進(jìn)一步利用野生資源，不斷拓寬現(xiàn)代玉米的遺傳多樣性，尋找更多的適應(yīng)不同環(huán)境的多抗基因，培育適合未來(lái)氣候變化的新作物是未來(lái)努力的重要方向。下一步，要繼續(xù)通過(guò)科學(xué)研究，不斷提高密植玉米產(chǎn)量，發(fā)展高蛋白和全株利用型玉米。

 

      作者：農(nóng)民日?qǐng)?bào)·中國(guó)農(nóng)網(wǎng)記者 何紅衛(wèi) 樂(lè)明凱