这种水果的祖先比想象的更有趣复杂

时间:2022年10月19日
来源:AAAS

编辑推荐:

基因组分析表明,现代香蕉的DNA来自三个神秘的祖先

广告
   X   

 

人们喜欢知道他们的食物来自何处,但当谈到现代香蕉的起源时,甚至连专家也纷纷摆手。对100多种野生和栽培香蕉进行了广泛的基因分析,揭开了香蕉在驯化过程中的纠结历史,揭示了三个以前不为人所知而且可能仍然活着的祖先的存在。香蕉专家想追踪这些神秘的祖先,看看他们的基因是否有助于保持现代香蕉作物的健康。

温哥华不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia)的进化生物学家Loren Rieseberg表示:“香蕉的驯化比我之前意识到的要复杂得多。”他没有参与这项研究。

大约7000年前,香蕉并不是我们今天所知道的无籽肉质水果。果肉上有黑色的种子,几乎不能食用。相反,人们吃香蕉树的花或它的地下块茎。他们还从树干状的树干上剥下纤维来做绳子和衣服。当时的香蕉树“与我们今天在人们的田里看到的香蕉相去甚远,”国际生物多样性联盟(Alliance of Bioversity International)的遗传资源科学家Julie Sardos说。

科学家们确实知道香蕉最主要的野生祖先是一种名为小果野蕉(Musa acuminata),生长范围覆盖了从印度到澳大利亚。大多数研究人员都认为巴布亚新几内亚是我们所知道的驯化香蕉最早出现的地方。今天,据统计,香蕉品种有很多,超过1000种。在驯化过程中,超市里能买到的现代香蕉失去了种子,变得更肉质、更甜。但很难确切地确定驯化是如何发生的,何时发生的。更复杂的是,一些香蕉通常有两套染色体,而另一些则有三套或更多,这表明至少有些现代香蕉是两个或两个以上品种,甚至不同品种杂交而成的杂交种。

我们有充分的理由去发掘现代香蕉深厚的历史基因库:80亿美元的香蕉产业,每年生产1000亿只香蕉受到疾病威胁如巴拿马病和香蕉青枯病。香蕉种植者正争先恐后地寻找对付这种病原体的方法,特别是那些攻击卡文迪什香蕉的病原体,卡文迪什香蕉占出口到美国和欧洲的一半以上。一些人正在收集野生的亲戚和不知名的品种抗病能力更强但是,引入远祖的基因也有助于现代香蕉的钢铁化。基因分析有助于拼凑驯化的历史,并确定这些祖先水果的活体成员。

位于蒙彼利埃的法国农业国际发展研究中心的香蕉基因组学科学家Nabila Yahiaoui和同事此前比较了24份采集的野生和家养香蕉样本的DNA。在其中一些样本中,他们发现了一些令人费解的东西:与其他样本中的DNA不匹配。基于这一发现,他们在2020年提出,除了M. acuminata以及其他已知的野生亲戚,两个未知物种为现代香蕉贡献了DNA。

在这项新的研究中,Sardos和她的同事们扩展了这项工作,重点研究了具有两组染色体的香蕉品种,因为它们可能与第一批驯化香蕉的亲缘关系更为密切。他们采集了68个野生近缘种和154种栽培香蕉的DNA样本,其中包括Sardos团队在巴布亚新几内亚采集的25种香蕉品种。澳大利亚国立大学(Australian National University)的考古学家Tim Denham表示,这是一个令人印象深刻的品种数量,其中一些可能很难获得。

这个比较提供了更多的证据,表明香蕉最初是在新几内亚种植的,并建议M. acuminata名为“班克西亚(banksia)”的亚种是第一个被驯化的亚种。同一亚种后来促成了更广泛的栽培品种。“这个结论很有意义,”Denham说。它证实了以前的考古、植物学、语言学和遗传学研究。

样本还指出,存在第三种未知来源的香蕉遗传物质。科学家们还没有确定这三个物种;他们的数据显示,一个来自新几内亚,一个来自泰国湾,第三个来自婆罗洲北部和菲律宾之间的某个地方。

Denham惊讶地发现,新几内亚的现代香蕉品种比它们的野生祖先更具遗传多样性。“这与大多数推测最初驯化的基因论点背道而驰导致瓶颈他说。他怀疑,就在香蕉种植者致力于改良香蕉的同时,与野生亲缘物种的杂交也十分猖獗,导致了一堆具有不同基因祖先的品种。

“这项工作进一步证实了杂交在[某些]作物进化中的重要性,”Rieseberg说,他在向日葵方面的研究已经证明了杂交对进化的重要性。

这块土地仍有可能成熟:Sardos和其他香蕉爱好者希望参观香蕉祖先家乡的小农场和其他地点,看看是否能找到更多现代的后代。它们也可以生产出一种抗病品种,可以与商业香蕉杂交。Rieseberg说:“那里有很多未取样的香蕉多样性。”

   

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有