基于基因组重测序揭示栽培欧菱遗传多样性及‘南湖菱’的起源驯化历史

阐明栽培作物的起源驯化历史,深入解析作物驯化改良的过程对于理解人类文明的进程至关重要。欧菱(Trapa natans)隶属于千屈菜科,为一年生水生浮叶草本,其果实俗称菱角,是我国传统的水生蔬菜作物。然而,相较于主粮作物,我们对栽培欧菱种质资源的遗传多样性和起源驯化历史仍知之甚少。本研究基于31份不同品种(系)的二倍体栽培欧菱和23份二倍体野生欧菱的全基因组重测序(resequencing)数据,利用群体基因组学分析方法,对栽培欧菱的遗传多样性和我国特有的栽培品种‘南湖菱’的起源驯化历史进行研究。群体遗传结构与遗传分化的结果表明,野生欧菱和栽培欧菱分属不同的基因池,栽培欧菱起源于长江流域的二倍体野生欧菱。栽培欧菱遗传多样性水平整体低于野生欧菱(0.68×10^(-3)vs.1.35×10^(-3)),有效群体大小相比野生欧菱也急剧收缩(~4,000 vs.~7,700),表明栽培欧菱经历了驯化瓶颈作用。栽培欧菱中,‘南湖菱’的遗传多样性水平最低,连锁不平衡的衰减速度最慢,可能与其驯化程度高、选择强度大有关。基于FASTSIMCOAL2溯祖模拟的群体动态历史结果表明,‘南湖菱’、‘乌菱’与其他栽培欧菱均发生了基因交流事件,‘南湖菱’驯化发生在距今大约669年前,这与明代文学记载信息相吻合。综上所述,本研究通过探讨栽培欧菱的遗传多样性和‘南湖菱’的驯化历史,对深入理解栽培欧菱驯化起源过程及其遗传演化特征具有重要意义。

家猪起源的研究进展

家猪作为重要的家养动物,它的起源、驯化、扩散是依赖于人类的活动与迁移而实现的。研究家猪的起源和驯化具有重要的意义。本文介绍了家猪和野猪的特点,以及家猪起源和驯化的考古学发现,并着重综述了家猪驯化的分子生物学证据的研究进展。

豌豆及其野生近缘种种质资源研究进展

豌豆是最早驯化的作物之一,它不仅是全球广泛种植的重要经济和粮菜饲兼用作物,还在农业可持续发展方面具有显著生态优势。本文从豌豆起源驯化、豌豆属的系统分类、豌豆及其野生近缘种种质资源的保存现状和研究利用几个方面,回顾了过去几十年的重要研究进展。尽管已有诸多研究,然而豌豆的起源驯化过程尚不清楚,豌豆属的系统分类也长期存在争议。综合以往不同的分类观点和系统发育研究结果,结合现有的研究结果,本文提出了关于豌豆属的一个综合分类建议,以明确人们对豌豆野生近缘种的认识,从而为更好地理解豌豆起源驯化过程和利用豌豆野生近缘种种质资源奠定基础。此外,针对豌豆野生近缘种目前的研究现状,还对其未来的研究提出了相关建议,以期充分发挥其在豌豆育种改良方面的巨大潜力。

栽培茶树的驯化起源与传播

茶作为世界上最重要的饮品之一,其栽培类型的驯化起源一直是人们关注的热点。本文总结了近年相关研究的进展,讨论了存在的问题,并对未来的研究方向提出建议。长江流域及以南地区分布有众多栽培茶树的野生近缘种,特别集中于云南、贵州、广西等地;一方面南方各族语言中"茶"发音的相似,暗示了茶知识起源的单一性,最可能起源于古代的巴蜀或云南,另一方面遗传分析揭示栽培的茶存在多个起源中心,即使Camellia sinensis(L.)O.Kuntze的几个栽培变种也可能起源于不同的地区;文献记载,茶的栽培中心曾经从西向东再向南迁移,遗传多样性的变化也揭示了这一可能性,但考古发现却提示最早的栽培茶可能出现在长江流域的最东部。我们推测在茶知识及栽培品种的传播过程中,各地野生近缘植物的基因渗入栽培类型中,或各地居民直接用当地野生茶培育出新的栽培茶类型,从而导致遗传上的复杂性和语言上的一致性并存。茶树的祖先类型、起源地点、起源时间以及栽培品种的演变历程都还需要更为明确的证据,未来应该以整个茶组植物为对象,将茶文化、群体遗传学、谱系地理、人类学、气候变化、考古等多学科研究进行整合分析。

中国马铃薯引进与传播之辨析

马铃薯在南美已有上万年的栽培驯化历史,然其在大陆间的传播仅发生在近代数百年间,海路是唯一可能的途径,但马铃薯引入中国的时间和途径却无定论。本文根据航海史料及最早发现大陆间特异物种的时间推测,马铃薯引进中国的时间可能为明永乐二十一年(1423年)郑和的第6次航海返回之时。根据典籍方志所载分析,马铃薯最初200年主要种植于北京,逐步成为皇宫珍肴。清朝时期于相互毗邻的乌蒙山区、武陵山区和秦巴山区广为栽培,是我国马铃薯最早的集中产区。

家马的驯化起源与遗传演化特征

人类文明发展历史中,家马(Equus ferus caballus)曾是推动文化交流、促进人类社会发展的主要动力。关于家马何时、何地被驯化以及在此过程中其遗传演化如何被人类影响等一直备受关注。近年来随着遗传学技术的发展,人们对该问题有了更为深入的理解。本文回顾了近二十年来相关研究所取得的成果,探讨了家马的驯化起源中心和驯化过程中的遗传演化特征,并对未来的研究方向以及遗传资源保护提出了建议。分子标记遗传学和考古学研究认为家马可能来自多个驯化起源地种群,然而最近的古DNA研究结果表明,现代家马的驯化起源可能比之前人们所猜测的更加复杂,古代博泰马被认为是最早被驯化的家马,然而最近被证实并不是现代家马的直系祖先。如此复杂的驯化问题可能从多学科的层次才能解析清楚。人类社会活动直接或间接影响了家马的演化历程,特别是工业革命以来家马的遗传基础发生了巨大变化,其遗传多样性开始急剧衰退,不少地方品种正逐渐走向衰落甚至灭绝。为确保农业生态安全不受威胁,建议加强家马遗传资源保护与动物遗传学和文化地理之间的联系研究。

2020年地方鸡种遗传资源研究动态

掌握地方鸡种遗传资源起源与驯化、开展遗传多样性和群体结构研究、解析各资源优势特色遗传性状,是进行地方鸡种有效保护和新品种培育的关键。文章通过查阅NCBI、Highwire等数据库,搜集了2020年全球地方鸡种遗传资源研究相关文章100余篇,从鸡的起源与进化、遗传多样性研究、优势特色性状研究与分子标记筛选等对该领域相关研究热点和进展进行了综述。

菜豆——四季豆发展传播史研究

菜豆——四季豆是中国人民和世界人民最爱吃的蔬菜之一。在中英文中它的称谓十分歧异便反映了这点。菜豆——四季豆分别起源于中美洲和安第斯山区。距今至少六千多年前,今墨西哥普埃布拉州的印第安人最早开始栽培菜豆——四季豆。一些现存最古老的菜豆——四季豆豆粒则为发现于今秘鲁安第斯山区的四千多年前的残粒。到地理大发现开始前,菜豆——四季豆的大田栽培已遍及今美国南部、墨西哥、中美洲和南美洲北部,成为与玉米、南瓜并列的重要的"三大姊妹"作物。16世纪初菜豆——四季豆传入欧洲,很快受到欧洲人的欢迎并传开。大概在16世纪末,菜豆——四季豆传入中国。1654年,中国的隐元禅师渡日弘法,把该作物传去。但明代文献中并无关于菜豆——四季豆的确切记载。直到乾隆年间,张宗法的《三农纪》(1760年成书)才确凿、详细地记下了菜豆——四季豆。稍后,嘉道年间吴其的《植物名实图考》画下了菜豆——四季豆的逼真图画。在此期间,菜豆——四季豆渐渐传遍了全国,包括边远地区。今天,中国已成为世界上最大的菜豆——四季豆生产国和消费国。

家养动物驯化起源的研究方法与进展

驯化动物伴随了人类上万年的进化历程。在驯化过程中,家养动物表型和行为特征发生巨大改变,并与人类生产生活的进步相适应。研究动物驯化问题对于了解遗传多样性及适应性进化,解析复杂性状的遗传机制等具有重要的意义,成为生物学领域的重点研究内容之一。本文专注于动物驯化的初始阶段,首先介绍了驯化起源的时间与地点、驯化途径和驱动因、驯化后的扩散和品种选育;其次从驯化对象的角度着重介绍了考古学、分子和群体遗传学两方面的家养动物驯化起源的研究策略、优势与不足,以及未来的发展方向;最后,我们综合多方面的证据,介绍了在中国驯化的家猪(Sus domesticus)和家鸡(Gallus gallus domesticus)以及其他主要家养动物考古和分子水平上驯化起源的研究进展。本文整合多种证据为家养动物驯化起源的研究提供了相对完整的视角和新的思路。

“猪年”说猪

概述了猪的起源和驯化以及猪的繁殖率高、世代间隔短、嗅觉非常灵敏视觉很弱、适应性强等生物学特性。介绍了我国现有猪的遗传资源,重点介绍了11个优良猪种。指出猪与人类的生活息息相关,应寻求“人、畜(猪)、自然”三者的和谐发展。

植物基因组与表观遗传学研究进展

DNA序列信息是基因功能研究的基础,近10年来随着测序技术的升级迭代,植物基因组学高速发展。不同倍性植物高质量参考基因组的解析,重要作物泛基因组的构建,以及大规模、群体水平的深度重测序等极大推动了作物起源、驯化、农艺性状形成的解析以及育种改良的进程。表观遗传修饰参与植物生长发育的全过程,调控了植物对环境信号如光、温度、养分、盐碱等的应答和适应性,介导了同代和代际之间的“胁迫记忆”。除了DNA甲基化、小分子RNA调控、组蛋白修饰,近几年RNA结构与修饰以及染色质的三维结构也得到越来越多的关注,逐渐成为表观遗传研究的热点。本文主要概述了近10年来植物基因组和表观遗传学研究的前沿进展,比较国内外研究的侧重点,并探讨后续的发展趋势,提出未来5~10年的研究目标和项目建议。