世界上最古老的植物基因组测序由于新石器时代西瓜种子

在一篇发表在《分子生物学与进化,科学家从皇家植物园,丘和合作伙伴在英国,德国和美国有世界上最古老的植物基因组解码,使用新石器时代西瓜种子收集在撒哈拉沙漠的一个考古遗址,在利比亚。

研究结合考古方面的基础与前沿基因组研究揭示驯化的西瓜和我们的祖先如何消费受欢迎的水果的古老的亲戚。令人惊讶的是,有证据表明新石器时代利比亚人已经喜欢西瓜的种子——当地的美味今天仍然使用,但避免水果的带点苦味的肉。

据估计,超过2亿吨的驯化西瓜(Citrullus lanatus)生产在全球范围内,每年的农作物跻身前十大最重要的在中亚。果肉鲜红是公认起源于非洲,近亲(c . lanatus无性系种群。cordophanus)是最有可能第一个驯化北苏丹尼罗河流域和现代。但是在1990年代早期发现的新石器时代遗址应该西瓜种子的胡安Muhuggiag在利比亚继续拼图的科学家。

为了更好地理解西瓜的旅程从野生植物驯化作物,研究人员收集和分析了几十个西瓜,西瓜亲戚的种子从篮板裘园的标本收藏。他们也获得了和研究种子化石从利比亚和苏丹,经过碳(碳14)6000年和3000年多年前,分别。

苏珊娜·s·雷纳在圣路易斯华盛顿大学,谢菲尔德大学Guillaume Chomicki博士一起,领导了这项研究,说:“种子形态,尤其是古老的种子,只是不够可靠地确定哪些物种新石器时代居民在利比亚使用。”

科学家们能够解开这个谜团时分析了种子的基因和恢复所有染色体的长时间——可能是有史以来最古老的基因组等细节从植物的年龄使用放射性碳年代测定法分析验证。他们还测序的基因组几十个西瓜在丘的标本收藏,其中一些首次收集了在19世纪早期。

研究结果表明新石器时代利比亚人收集甚至种植带点苦味的种西瓜,而不是今天的甜的作物。这个新见解是一致的牙齿痕迹在一些最古老的种子收集在苏丹Philippa瑞安博士,博士后研究员丘和该研究的作者之一。

基因组的分析之前,研究人员无法区分利比亚的其他七个已知物种的标本Citrullus属。现在分子结果表明种子来自一个西瓜相对称为Egusi西瓜(Citrullus mucosospermus)从西非。这些水果是苦的,由于化学cucurbitacin生吃时不能吃的肉,而不是收获的种子,用于西非炖菜和汤,相似大小和风味南瓜种子。

Ryan说:“这是一个大惊喜的发现,而不是一个古老的西瓜,利比亚种子是一个完全不同的驯化Citrullus,而pharaonic-period苏丹种子有两苦Egusi核DNA,但也甜的西瓜。这表明,后面的时间,一个有趣的驯化Citrullus品种混合种植沿着尼罗河流域的种子——可能与甜蜜的西瓜。”

通过更好的理解这些古老的水果的基因组成,研究人员希望能描绘了一幅清晰的西瓜的驯化。但研究也更深远和现代意义。绘制了基因通过几千年的交换可能会帮助科学家确定有利的遗传性状,增强弹性,干旱、疾病和害虫。

奥斯卡佩雷斯Escobar,博士研究裘园的集成专论团队领袖和第一作者,说:“这是一个了不起的成就,已经学会了很多关于这些古老的秘密过去生活的种子通过他们的DNA。没有这个遗传密码,我们设法获得详细,我们不可能发现一个大的一部分这些种子的DNA可以追溯到Egusi葫芦(c . mucospermus)而不是甜的西瓜。另一个引人注目的启示通过他们的DNA是这些古老的种子可能Egusi西瓜杂交和基因交换甜西瓜几千年前,尽管我们还不知道这种基因流的方向”。

合作进行的这项研究是与谢菲尔德大学Guillaume Chomicki博士和教授苏珊·雷纳在圣路易斯华盛顿大学,以及安东内利实验室研究小组,专家在进化生物学和生物地理学。

佩雷斯Escobar表示:“我们的研究是一个很好的例子的植物集合代表数千年的进化和文化历史可以当它们用于多学科的研究。我们生成的数据资源和我们发现的关系Egusi和甜的西瓜已经持续了几千年,通过一代又一代涉及基因的交换,是对甜的西瓜作物改良计划只要特定的基因,例如,疾病和害虫抵抗力。”

参考:Perez-Escobar OA Tusso年代,Przelomska NAS, et al。基因组测序6000岁citrullus种子揭示了西瓜驯化之前使用bitter-fleshed物种。另一个星球杂志。2022年,39 (8):msac168。doi:10.1093 / molbev / msac168

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