Исследования связывают современную кукурузу с гибридом, созданным 5000 лет назад в Мексике.
Кукуруза – одна из наиболее широко выращиваемых культур в мире. Он используется в пищу как людям, так и животным и имеет большое культурное значение, особенно для коренных народов Америки. Тем не менее, несмотря на свою важность, происхождение зерна горячо обсуждается уже более века.
Новое исследование, опубликованное 1 декабря в журнале Science , показывает, что вся современная кукуруза произошла от гибрида, созданного чуть более 5000 лет назад в центральной Мексике, через тысячи лет после того, как растение было впервые одомашнено.
Эта работа имеет значение как для улучшения одной из самых важных сельскохозяйственных культур в мире, так и для понимания того, как истории людей и их культуры влияют друг на друга.
«Это новая модель происхождения и распространения кукурузы, а также того, как она стала основным продуктом питания в Америке», — сказал Джеффри Росс-Ибарра, профессор кафедры эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор исследования. бумага.
В течение последних нескольких десятилетий все сходились во мнении, что кукуруза (Zea mays) была однажды одомашнена из одной дикой травы, называемой теосинте, в низинах юго-западной Мексики около 9 000–10 000 лет назад. Известная в Соединенных Штатах как кукуруза, кукуруза не только является основным продуктом питания во всем мире, но также может быть переработана в подсластители, этаноловое топливо и для других целей.
Однако совсем недавно стало ясно, что геном современной кукурузы также содержит изрядную дозу ДНК второго теозинта, произрастающего в высокогорьях центральной Мексики.
Росс-Ибарра и его коллеги из США, Китая и Мексики проанализировали геномы более тысячи образцов кукурузы и ее диких родственников. Они обнаружили, что около 20 процентов генома всей кукурузы в мире происходит от этого второго высокогорного теозинта.
Новая модель распространения кукурузы
Эти новые данные свидетельствуют о том, что, хотя кукуруза была одомашнена около 10 000 лет назад, только 4 000 лет спустя, когда она гибридизировалась с высокогорным теозинтом, кукуруза действительно стала популярной культурой и основным продуктом питания. Это также подтверждается археологическими свидетельствами растущего значения кукурузы примерно в то же время.
Новый урожай быстро распространился по Америке, а затем и по всему миру. Сегодня во всем мире ежегодно собирают около 1,2 миллиарда метрических тонн.
По словам Росс-Ибарра, поиск того, почему высокогорный теосинте позволил кукурузе стать основным продуктом питания, все еще продолжается. Исследователи обнаружили гены, связанные с размером початков (возможно, представляющие повышенный потенциал урожайности) и временем цветения, что, вероятно, помогло кукурузе, тропической культуре, расти в более высоких широтах с более длинными днями.
Гибридизация также могла принести «гибридную силу», когда гибридный организм более силен, чем любой из его родителей. Исследователи заметили, что геномные сегменты высокогорного теозинта содержат меньше вредных мутаций, чем другие части генома.
Хотя первоначальная гибридизация могла быть случайной, вполне вероятно, что местные фермеры распознали и воспользовались новым вариантом, полученным из высокогорной кукурузы, сказал Росс-Ибарра. Даже сегодня, по его словам, «если вы поговорите с мексиканскими фермерами, некоторые скажут вам, что выращивание дикой кукурузы рядом с полями делает их урожай более сильным».
Затем группа под руководством Росс-Ибарры вместе с профессором Грэмом Купом из Калифорнийского университета в Дэвисе, археологами из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и генетиками из Шведского университета сельскохозяйственных наук будут изучать коэволюцию человека и кукурузы в Америке. Они будут использовать генетику, чтобы посмотреть, как люди и кукуруза распространялись по континенту и как популяции кукурузы и людей росли и сокращались по мере их взаимодействия друг с другом.
«Мы объединим генетические данные человека, генетику кукурузы и археологические данные , чтобы ответить на многие вопросы, поднятые нашей новой моделью происхождения кукурузы», — сказал Росс-Ибарра.
