近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)建兵教授團隊聯(lián)合加州大學(xué)戴維斯分校杰弗里教授團隊的最新研究成果在線發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。研究提出了一個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。同時，明確了墨西哥高原大芻草亞種對現(xiàn)代玉米表型變異的重要貢獻。該研究為理解人為機制對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行作物遺傳改良奠定重要理論基礎(chǔ)。該研究同時得到了中國、美國和墨西哥等國15個研究團隊在材料和數(shù)據(jù)收集等方面的大力協(xié)助，是一個國際合作、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)了一個多世紀(jì)以來關(guān)于玉米起源的科學(xué)爭論，有“三成分起源假說”“單起源假說”等。直到本世紀(jì)初，借助分子標(biāo)記技術(shù)，美國科學(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”也因此成為科學(xué)界的共識。

 

　　嚴(yán)建兵教授聯(lián)合研究團隊分析了超過1000個大芻草和現(xiàn)代玉米（包括栽培玉米和農(nóng)家種），以及9份來自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)，進一步證明了這一結(jié)論。研究人員將真實數(shù)據(jù)與假設(shè)的不同玉米歷史混合模型進行了擬合，揭示了現(xiàn)代玉米史上的多次混合事件。在此基礎(chǔ)上，研究團隊提出一個新的起源模型，即初始馴化玉米單起源于墨西哥西南部低海拔地區(qū)，在人類活動影響下，初始馴化的玉米在美洲地區(qū)進行了第一次擴散。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，而這份原始的雜合古玉米作為現(xiàn)代玉米擴散的新起點，重新在美洲進行第二次馴化和擴散，并逐漸替代了第一次擴散留下的古玉米，成為現(xiàn)代玉米的祖先。

 

　　嚴(yán)建兵教授表示，如何進一步利用野生資源，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，培育適合未來氣候變化的新作物是將來努力的重要方向。下一步，要繼續(xù)通過科學(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。