5310年玉米穗轴的基因组序列为玉米驯化的早期阶段提供了新的见解

对已有5,310年历史的玉米穗轴基因组进行测序的研究人员发现，多年前在墨西哥中部种植的玉米在遗传上与现代玉米相比，与其野生祖先相似。例如，古代玉米已经携带了导致核仁变软的遗传变异，这是现代玉米的一个共同特征。该研究结果于11月17日在Current Biology上报道。

“大约9000年前，在现代的墨西哥，人们开始收集和食用野生草坪，”丹麦自然历史博物馆的内森威尔士说。“在几千年的过程中，人类驱动的选择导致了重大的物理变化，将非生产性植物变成了现代玉米，通常被称为玉米。我们知道玉米看起来与几十年前科学家的野生祖先不同没有就玉米的真正祖先达成共识。“

为了更好地了解世界上产量最高的作物的驯化历史，威尔士及其同事，包括JazmínRamos-Madrigal，对来自墨西哥中部的一种有5,310年的玉米棒的基因组进行了测序。20世纪60年代，在理查德麦克尼尼斯(Richard MacNeish)领导的一次大型考古探险中，这个被称为Tehuacan162的穗轴被从Tehuacan山谷的一个洞穴中挖掘出来。

幸运的是，马萨诸塞州安多弗市的罗伯特S.皮博迪博物馆几十年来一直非常关注古代玉米标本 - 世界上已知的五大标本之一。威尔士解释说，这种特殊的玉米棒和其中的DNA保存得非常好。

“由于分解和土壤污染，考古标本经常含有高水平的细菌DNA，”他说。“然而，在对古老玉米棒进行基因检测时，我们惊讶地发现Tehuacan162玉米芯中70%的DNA来自植物!” 大多数其他古代样品含有不到10%的植物DNA。

Tehuacan162没有像野生祖先那样坚硬的种皮。但是，古老的玉米棒不到现代玉米棒的十分之一，长度不到两厘米。此外，古老的玉米棒仅产出八排仁，约占现代玉米的一半。这导致研究人员怀疑其基因将为玉米驯化的早期阶段提供线索。

为了充分利用小样本，Wales和Ramos-Madrigal采用了尖端的古生物技术。他们用一种旨在回收超短DNA的方法提取DNA，特别注意避免丢失任何遗传物质。因此，研究人员能够准备足够的DNA进行测序，同时仍然保留足够的样本，通过放射性碳年代确定穗轴的精确年龄。

研究人员表示，这项新研究结果为玉米10000年的进化历史及其驯化提供了丰富的信息。研究人员说，除了阐明玉米如何为玛雅等古代文明提供膳食基础外，这些研究还可以帮助理解和改善现代玉米的商业重要品系。

“这只是故事的开始，”拉莫斯 - 马德里加尔说。“人类很快就非常成功地将玉米分散到美洲。我们想知道人类是如何分散它们的，它们采取了哪种途径，以及玉米如何适应这种多样化的环境。”