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科學家:小麥最初是沒有面筋的,直到山羊草給了它一種優秀的DNA

你知道嗎?除了非洲人,大部分的現代都攜帶有1%到2%的尼安德特人的基因。尼安德特人是人類進化中的一個分支,雖然他們都消失了,但他們在千萬年前跟現代人的祖先智人有過基因交流(婚配),最終把部分基因留存下來。



人類獲得尼安德特人(右)的基因

在這些基因中,最值得一提的是HLAciass1基因,它能讓我們的抗病毒能力得到提高。還有孕酮受體基因也是來自尼安德特人,它能讓女性的生育能力得到提高。但尼安德特人也給了我們一些不好的基因,比如跟老年痴呆、抑鬱症、煙癮酒癮有關的部分基因,都是來自尼安德特人。實際上在今天,黃種人和白種人更容易對菸酒上癮,更容易患抑鬱症。

​而我們今天要說的小麥山羊草之間的關係,也可以用現代人跟尼安德特人來進行類比。我們知道,小麥粉中的麵筋,能讓小麥更具黏彈性、延展性、薄膜成型性和吸水性,正是有了這些特性,我們才能用小麥粉來做出各種美味的麵食,這一切要歸功於是山羊草這個“尼安德特人”給了它獲得麵筋的基因。

在《自然》(Nature)雜誌上發表的一項研究中,生物技術科學家們對數十年來從土耳其到中亞各地採集的242份獨特的山羊草材料的DNA進行了測序。



山羊草

​庫馬爾·高拉夫博士(Kumar Gaurav)領導的群體基因組分析顯示,在距新月沃土約500公里的高加索地區,僅限於今天的喬治亞,存在著一個獨特的山羊草世系。新月沃土是指西亞、北非地區兩河流域及附近一連串肥沃的土地,橫跨現代的伊拉克、敘利亞、黎巴嫩、,巴勒斯坦、以色列、約旦和埃及,是小麥最早種植的地區。

這組喬治亞山羊草品種與最初的小麥雜交,形成了一個獨特的譜系,透過在DNA中留下足跡而形成了帶麵筋的小麥基因組,正是該基因賦予了麵糰更高的強度和彈性。這項發現來自一項重大的國際合作,該合作旨在透過探索麵包小麥的野生近親陶氏山羊草(aegilopstauschii)中有用的遺傳多樣性來改良作物。

​這項研究的通訊作者布蘭德·伍爾夫博士(Brande Wulff)說,回顧了所有使這項工作成為可能的因素,“五十年或六十年前,當我們幾乎不瞭解DNA的時候,我的科學先輩們穿越了中東、敘利亞和伊拉克的扎格羅斯山脈。他們收集種子,希望也許有一天這些種子可以用來改良小麥。現在,我們已經接近釋放這種潛力,對我來說,這是非常令人興奮的。”

解讀小麥的複雜基因組

現代“六倍體”小麥是一種複雜的遺傳組合,由不同的禾本科植物組成,具有巨大的遺傳密碼,分為a、B和D亞基因組。六倍體小麥佔所有栽培小麥的95%。六倍體意味著DNA包含六組染色體,每組三對。

​透過自然雜交和人類栽培相結合,陶氏山羊草為現代小麥提供了D基因組。D基因組增加了製作麵糰的特性,並使麵包小麥能夠在不同氣候和土壤中茁壯成長。現代六倍體小麥的起源長期以來一直受到密切關注,考古學和遺傳學證據表明,第一批小麥是10000年前在新月沃土地區種植的。

​人們在種植小麥的歷史中,也不斷對小麥進行“馴化”,馴化在提高產量和農藝效能的同時,也造成了一個明顯的遺傳瓶頸,破壞了山羊草的抗病性和耐熱性等保護性性狀的遺傳多樣性。因此,科學家們需要回到最初的起點,幫助小麥找回這些遺傳多樣性。幸運的是,他們找到了陶氏山羊草。

分類: 數碼
時間: 2021-11-01

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