基因组特征使植物成为驯化的良好候选者

本周发表的新研究确定了可能使玉米和大豆驯化的基因组特征，玉米和大豆是世界上最关键的两种作物。

这项研究于周四在同行评审的学术期刊“基因组生物学”上发表，对于科学家如何理解驯化，或者人类通过几个世纪的培养能够培育出具有理想特性的植物的过程具有重要意义。研究人员利用大量关于玉米和大豆基因组的数据，比较了野生物种和国内品种基因组的特定部分，并指出了基因组分歧最明显的地方。

爱荷华州立大学的研究人员与佐治亚大学，康奈尔大学和明尼苏达大学的科学家合作。研究人员研究了100多种来自玉米与其祖先物种teosinte的比较。他们还研究了来自野生和驯化大豆数据集的302份种质。

“我们将基因组切成特定的部分进行比较，”玉米育种农学教授和先锋杰出教授玉建明说。“这是一个新鲜的角度，没有多少关于基因组进化和驯化的研究。我们寻找'宏观变化'或主要的全基因组模式 - 我们发现了它们。”

Yu说，人类的种植造成了玉米和大豆相关遗传物质的瓶颈。由于人类选择了特定的性状，他们发现它们的作物是可取的，它们限制了植物基因组中可用的遗传变异。然而，研究人员发现研究中涉及的物种基因组中的几个区域基因组分歧似乎集中在一起。

“全基因组基础变化的这些模式提供了对驯化如何影响物种遗传的见解，”该论文的第一作者，农学研究生王金钰说。

野生和驯养物种之间核苷酸碱基的变异在基因组的非基因部分或不编码蛋白质的基因组部分中显得更加明显。该研究还发现，在着丝粒区域或染色体着丝粒附近区域，以及高甲基化区域或甲基被加入DNA分子的区域中存在更大的变异。甲基化可以改变DNA片段的活性而不改变其序列。

该研究考察了驯化作物及其祖先物种基因组中突变的发生。

“我们现在认为驯化的好候选人，例如玉米和大豆，可能会在变异的意愿中占据中间地位，”农学副教授兼该研究的共同作者李贤然说。

“如果没有突变，那么一切都保持不变，我们没有进化，”余说。“但是太多的突变可以摧毁一个物种。”

该研究的结果指出了太阳紫外线辐射与基因组进化之间的重要联系。Yu说，紫外线辐射是一种天然诱变剂，当它发生时会留下特殊的痕迹。该研究的作者发现现代玉米和大豆中的这些足迹多于其野生近缘种。

该研究的资金来自国家科学基金会，爱荷华州立大学Raymond F. Baker植物育种中心和ISU植物科学研究所。

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