12月1日，國際著名學術期刊《科學》雜志在線發(fā)表了華中農業(yè)大學嚴建兵教授團隊聯(lián)合加州大學戴維斯分校杰弗里教授團隊的研究論文。研究提出了一個全新的玉米起源模型，發(fā)現兩份完全不同的大芻草——小穎大芻草亞種和墨西哥高原大芻草亞種為現代玉米的共同祖先，修正了玉米單一起源于小穎大芻草亞種的假說。同時，明確了墨西哥高原大芻草亞種對現代玉米表型變異的重要貢獻。該研究為理解人為機制對作物馴化起源的影響提供了良好范例，并為利用野生資源進行作物遺傳改良奠定重要理論基礎。該研究同時得到了中國、美國和墨西哥等國15個研究團隊在材料和數據收集等方面的大力協(xié)助，是一個國際合作、多方協(xié)同攻關的成果。
玉米是人類歷史上馴化最為成功的作物之一，但玉米與其野生近緣種之間存在巨大的形態(tài)差異，從而引發(fā)了一個多世紀以來關于玉米起源的科學爭論，有“三成分起源假說”“單起源假說”等。直到本世紀初，借助分子標記技術的發(fā)展，美國科學院院士、威斯康星大學的約翰•多布利證明玉米是單一起源于小穎大芻草亞種，單起源假說也因此成為科學界的共識。
嚴建兵教授聯(lián)合研究團隊分析了超過1000個大芻草和現代玉米（包括栽培玉米和農家種），以及9份來自于北美洲和南美洲的古玉米基因組數據，證明墨西哥高原大芻草亞種為現代玉米的第二祖先。通過分析杰弗里教授提供的5000多份美洲玉米農家種基因組數據，進一步證明了這一結論。研究人員將真實數據與假設的不同玉米歷史混合模型進行了擬合，揭示了現代玉米史上的多次混合事件。在此基礎上，研究團隊提出一個新的起源模型，即初始馴化玉米單起源于墨西哥西南部低海拔地區(qū)，在人類活動影響下，初始馴化的玉米在美洲地區(qū)進行了第一次擴散。而6000多年前，初始馴化玉米在墨西哥中部高海拔地區(qū)與墨西哥高原大芻草亞種偶然發(fā)生了一次雜交，幫助玉米適應了高海拔環(huán)境（與現代考古學證據很好吻合，在墨西哥高海拔地區(qū)發(fā)現了6000多年前的古玉米化石），而這份原始的雜合古玉米作為現代玉米擴散的新起點，重新在美洲進行第二次馴化和擴散，并逐漸替代了第一次擴散留下的古玉米，成為現代玉米的祖先。
嚴建兵教授表示，科研工作者要基于糧食安全和玉米產業(yè)的重大需求，提出要解決的技術問題，從而找到解決的關鍵環(huán)節(jié)。如何進一步利用野生資源，不斷拓寬現代玉米的遺傳多樣性，尋找更多的適應不同環(huán)境的多抗基因，培育適合未來氣候變化的新作物是未來努力的重要方向。下一步，要繼續(xù)通過科學研究，不斷提高密植玉米產量，發(fā)展高蛋白和全株利用型玉米。
作者：農民日報·中國農網記者 何紅衛(wèi) 樂明凱
