康奈尔大学克里希纳·拉马努扬著 这张图片显示了不同高粱品种的种子头结构的变化,包括(从左到右)双色,几内亚,尾叶,卡菲尔和杜拉
信用:纳迪亚·夏科尔/提供 大约9000年前,当人类首次驯化玉米时,这些早期的育种努力导致作物基因组中的有害突变比它们的野生亲缘物种要多,而更近的现代育种有助于纠正这一点
一项新的对比研究调查了在玉米中发现的相同模式是否出现在高粱中,高粱是一种不含麸质的谷物,供牲畜和人类食用
研究人员惊讶地发现事实正好相反:高粱地方品种(早期驯化作物)的有害突变实际上比它们的野生亲戚减少了
这项名为“高粱和玉米有害负荷的比较进化遗传学”的研究发表于2007年1月
15种自然植物
资深作者是迈克尔·戈尔,农业和生命科学学院分子育种和遗传学教授
这项研究可能为未来高粱和玉米的育种工作提供信息
“我们假设玉米和高粱会有互补的有害突变模式,因为迄今为止在作物上所做的所有工作都表明,与作物的野生亲缘物种相比,家养物种的有害负担有所增加,”戈尔说
“但高粱不遵循这种模式,这非常令人惊讶
" 这些“有害突变”对生物体的适应性有潜在的负面影响,它们是由每一代人都会发生的随机遗传错误以及可能与作物驯化和改良过程中选择的有益遗传变异相关的古老突变造成的
在这项研究中,研究人员进行了群体遗传学模拟,以帮助解释为什么高粱不能遵循在玉米中发现的相同模式
玉米和高粱的一个主要区别是玉米(野生的和家养的)是“异交者”,这意味着它的雌花(穗芽)主要由其他玉米植物授粉;驯化的高粱是一种“自交者”,这意味着它的圆锥花序(头状花序)的花主要由每种植物自己的花粉受精
事实证明,高粱的野生亲戚有更多开放的种子头,有利于异交
但是在高粱驯化的过程中,容纳这些花簇的穗变得更加紧密,这增加了“自交”率
“我们认为穗状花序形态的改变影响了高粱有害的突变模式,”戈尔说
“自交的增加可能有助于驯化后有害突变的清除
" 通过了解有害突变的历史模式,育种者可以利用这些知识更好地清除高粱作物中的有害突变
“我们在高粱方面学到的东西也可以应用到玉米上,反之亦然,”戈尔说
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