近日，浙江大学樊龙江教授团队在《分子植物》（Molecular Plant）发表论文。该研究通过对野生、杂草和栽培类型黑麦116份种质资源进行全基因组测序和分析，揭示了栽培黑麦是由杂草黑麦驯化而来，极大丰富了作物起源理论。该研究同时挖掘了大量黑麦驯化与遗传改良基因位点，为黑麦及小麦遗传育种提供了重要基因资源。

图片为作物驯化起源的两个途径。左图：杂草进入农田后，由于人类的不断清除（一种无意识的选择），杂草株型逐步变得更加偏向作物，即拟态作物。本论文有关栽培黑麦驯化起源研究，证实了农田杂草驯化成作物的作物起源途径。右图：杂草与栽培黑麦。          樊龙江供图

苏联著名遗传学家瓦维洛夫1917年提出作物次生起源假说（即部分作物直接驯化自杂草而非野生祖先种），认为栽培黑麦是由小麦田杂草之一——杂草黑麦驯化而来。基因组数据是揭示黑麦次生起源、驯化选择机制最为直接和有效的证据，但由于黑麦基因组的复杂性，黑麦属全基因组遗传变异图谱一直不清楚。樊龙江教授团队基于群体基因组数据，分析了黑麦种群遗传结构、动态历史模拟等，证实了栽培黑麦由杂草黑麦驯化而来。

该论文是该团队有关瓦维洛夫假设的第二篇研究成果。之前他们证实杂草进入农田后，受到人类一种无意识的选择（不断清除过程），杂草株型（特别在苗期）逐步变得更加像作物，即拟态作物。直接选择株型与作物相似的农田杂草（而不是野生种）作为驯化对象，可以减少株型等性状的驯化过程，这不失为一个明智的选择。本研究是上述研究的延续，从而补齐了作物杂草起源假说的另一个关键证据。

栽培黑麦属于禾本科小麦族黑麦属，与大麦、小麦亲缘关系较近，往往作为远缘杂交材料被用于小麦育种。由于黑麦抗寒、抗病虫及抗逆性强，植株高大，耐贫瘠、酸性土壤，可作为粮饲兼用的作物，同时也是小麦育种重要异源基因的供体。黑麦属的分类有过多种主张，目前认为黑麦属可分为一年生野生自交授粉的森林黑麦、多年生野生异交授粉的山地黑麦和一年生普通黑麦。其中栽培黑麦为普通黑麦的一个亚种，瓦维洛夫黑麦是栽培黑麦的假定野生祖先，其余亚种被认为是杂草黑麦。表型上，杂草黑麦与栽培黑麦已非常相似，但与栽培黑麦相比，抽穗期较晚，株高较矮，千粒重较轻。

该研究还发现，栽培黑麦从杂草黑麦驯化过程中，包括与株高、断穗、产量及抗病相关的至少279个受到选择的基因位点；黑麦属内持续的基因流动可能对黑麦的驯化产生影响，如在6个栽培黑麦中chr6R染色体有长度为2Mb的片段是来自多年生野生的山地黑麦的渗入，且该渗入片段中携有与产量、育性等重要性状相关的基因。

浙江大学作物app研究所博士生孙砚青和助研沈恩惠为论文第一作者，樊龙江教授为通讯作者。德国、波兰和澳大利亚等国学者参与了本研究。该研究得到了国家自然app基金等项目的资助。

相关论文信息：http://doi.org/10.1016/j.molp.2021.12.015