Демографическое моделирование воспроизвело историю эволюции пшеницы
Пшеница, включая хлебную пшеницу и её родственников, является основной продовольственной культурой, которая кормит около 35% населения мира. Несмотря на её экономическую важность, популяционная история пшеницы оставалась неясной.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Plants, учёные под руководством Лу Фэя из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук раскрыли эволюционную историю пшеницы в течение голоцена.
Ключевые методы и данные:
- Собраны полногеномные последовательности 795 образцов пшеницы шести видов и 25 подвидов родов Triticum и Aegilops.
- Построена генетическая вариационная карта пшеницы на уровне рода (VMap 1.1), содержащая около 78 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов.
Основные выводы:
- Происхождение хлебной пшеницы: Она возникла в результате события полиплоидизации вблизи юго-западного побережья Каспийского моря.
- Медленное видообразование: Постоянный генный поток от родственных видов привёл к медленному процессу видообразования хлебной пшеницы, который длился около 3000 лет.
- Быстрое распространение: Затем хлебная пшеница быстро распространилась по Евразии, достигнув Европы, Южной и Восточной Азии между 7000 и 5000 лет назад.
- Адаптация: Распространение по Евразии сформировало разнообразный, но иногда конвергентный ландшафт адаптации. Три независимые мутации с потерей функции в ключевом гене времени цветения (Ppd-D1), обеспечивающие раннее цветение, помогли пшенице адаптироваться в Европе, Восточной Азии и Южной Азии соответственно.
- Угроза для родственных видов: Выявлено тревожное сокращение численности популяций некоторых наиболее важных родственников хлебной пшеницы. Например, численность популяций диплоидов и тетраплоидов в роде Triticum сократилась на 82% за последние 2000 лет, что связано с изменениями в питании человека и уязвимостью к изменению климата.
Значение исследования:
Работа предоставляет комплекс демографических моделей, раскрывающих популяционную историю хлебной пшеницы и её родственников, и прокладывает путь для эффективного изучения генетических механизмов адаптации пшеницы. Эти данные могут поддержать усилия по сохранению биоразнообразия пшеницы и выведению устойчивых к изменению климата сортов.