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水稻起源于中国基因组研究人员作出结论

时间:2020-02-07 21:50

在近日举办的“中国稻作起源地学术研讨会”上,来自全国各地的100余位农业领域专家学者,在江西万年县发布了一份学术建议书,在该建议书中,专家学者一致认同了水稻栽培源于中国万年县的说法。

PNAS, May 2, 2011 DOI: 10.1073/pnas.1104686108

据了解,近百年来,从丁颖开始,一代又一代中国水稻研究人员,致力于论证中国的栽培水稻起源。20世纪80年代以来,在江西万年仙人洞—吊桶环遗址、湖南道县玉蟾岩遗址、浙江浦江上山遗址等考古发现了一万年前的人工栽培稻遗存。这有力印证了丁颖的“水稻起源于中国”的学说。

袁隆平发贺信支撑

在本文中,研究人员利用以前公开发布的数据集重新评估了驯化水稻的进化史,这其中一些数据集还被用作证据证明粳稻和籼稻起源不同。然而通过使用更为现代的计算机算法,研究人员作出结论:它们之间的血缘关系要比它们与在中国或印度发现的任何野生稻品种的血缘关系更亲近。

江西万年11月9日电在今天举行的“第54期中国科技论坛——中国稻作起源地学术研讨会”上,科学家们发出中国稻作起源的学术建议书,一致认为,中国栽培水稻起源于一万年前,以江西万年仙人洞—吊桶环遗址为中心区域的长江中下游及以南地区,应为教科书、历史论着、对内宣传、对外交流等所共同认知和采用。

仙人洞—吊桶环遗址一直以来是国内外考古团队争相研究的焦点,从原始陶器、动物驯化,到稻作起源,这两处遗址都记录了完整而庞大的远古人类学问演进。从上世纪80年代起,人工栽培稻遗存就开始在这片区域陆续被发现,年代远至10000年以前。

定义1:一种关于分子进化的假说,认为两个物种的同源基因之间的差异程度与它们的共同祖先的存在时间有一定的数量关系。基于这个假说,可以计算生物谱系发育的年代表。

在由中国科协主办的本届研讨会上,中国科学院院士谢华安、中国工程院院士颜龙安等近百位专家学者认为,人工驯化野生稻,培育栽培水稻,是原始农业的一个重要发端。以此,围绕水稻生产、食用及储藏加工等,逐步演化形成稻作学问,进而催生了特有的文明社会萌芽。以稻作为标志性特征的长江中下游远古农耕文明,传播到了亚洲广大地区,成为人类社会重要的古老文明之一。与此同时,稻作学问与黄河流域的粟黍学问共同孕育形成了中华文明。

由此,与会专家学者认为,中国栽培水稻起源于10000年前的以江西省万年县仙人洞—吊桶环遗址为代表的长江中下游及其周边地区和以南地区。“野稻驯化、万年之源”,这一结论可在国内外宣传、交流上广泛使用。

[摘要]ca88官网 ,亚洲水稻(Oryza sativa),是世界上最古老和最重要的农作物之一。尽管关于水稻起源的争论仍在继续,人们一般认为水稻在大约9000年前被驯化。单一起源理论模型认为两个主要的亚种粳稻和籼稻都是从野生稻(O. rufipogon)驯化而来的。相反,多渠道独立驯化理论模型认为它们是各自从野生稻不同品种中驯化而来。后一种观点由于发现粳稻和籼稻之间存在这显着的遗传差异以及多种水稻驯化进化研究而得到大量支撑。研究人员通过在一组多样性的野生和驯化水稻品种的第八、十和十二号染色体上再测序630个基因片段,重新审视驯化稻的进化史。通过使用SNP模型,研究人员在驯化水稻的这些染色体上鉴定出20个可能的选择性清除(selective sweep)区域。根据这些SNP数据和基于扩散的方法进行的种群建模结果强烈支撑水稻的单一驯化起源。利用已公开发布的数据集并进行多物种溯祖(multispecies coalescent)的贝叶斯系统进化分析也表明亚洲驯化水稻只有一个起源。最终,依据所采用的分子钟(molecular clock)估计值,研究人员将水稻驯化时间追溯到约8200–13500年前,这一结果也与考古学数据相吻合,从而表明水稻大约是在此时间首先在中国长江流域被驯化。

来自中国水稻科技界、农业文化界、农业考古界、农业历史界,以及从事水稻相关研究的科学家们,相聚江西省万年县,通过展示中国稻作起源地考古成果,梳理水稻在中国的驯化与发展脉络,交流中国稻作起源研究最新进展,集中研讨了中国稻作起源。

考古发掘印证“水稻起源于中国”

追溯共同祖先后代系谱进化特征、动态变化过程和样本特性的群体遗传学理论。\生命科学论坛\ towersimper

万年县地处江西省东北部,中国最大淡水湖鄱阳湖东南岸,不仅被誉为世界稻作学问发源地,还是中国贡米之乡。除了最早稻作遗迹之外,还曾在2012年发现世界上最古老的陶器,经过中美德三国考古专家的测定,确定陶器年代为2万到1.9万年以前。

选择性清除(selective sweep)

仙人洞遗址

纽约大学生物学家Michael Purugganan解释道,当商人和移居的农民将水稻从中国带到印度后,它很可能与当地的野生稻进行大量的杂交,因而人们曾经认为起源于印度的驯化水稻实际上真正起源于中国。

根据最新结论,中国栽培水稻起源于10000年前的江西省万年县,以仙人洞—吊桶环遗址为代表的长江中下游及其周边地区和以南地区是人类最早种植水稻的一片区域。

溯祖理论(coalescent theory)

图片 1

指由于最近的较强的正向自然选择,一个突变位点相邻DNA上的核苷酸之间的差异下降或消除。

没能来到会议现场的“杂交水稻之父”袁隆平,也发来贺信对这一结论表示支撑与祝贺。袁隆平在信中说到,“一万年前,人类成功驯化出了栽培稻,这是人类稻作学问乃至人类农业文明形成与发展的一个重要发端。作为水稻研究人员,要感谢万年保存、保护了这么一个神奇的仙人洞遗址。”

研究人员还采用了水稻基因的"分子钟"来观察水稻的进化时间。通过校准这些基因的分子钟,他们查明水稻起源于大约8200年前,其中粳稻和籼稻大约在3900年前发生进化分歧而将彼此区别开来。他们还指出这些分子钟时间符合考古学的研究。

水稻栽培是否起源于中国?最初的起源地在哪里?对于这一问题,学者专家已经验证探讨了近百年。最初致力于研究论证水稻中国起源学说的,是中国现代稻作科学的奠基人丁颖,但对于这一说法,一直没有明确的定论。

[Abstract]

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towersimper注:

人工驯化野生稻,是原始农业的一个重要发端。由此开始,人类逐步学会了水稻生产、食用及储藏加工等。以稻作为标志性特征的长江中下游远古农耕文明,逐步传播到亚洲广大地区,成为人类社会重要的古老文明之一。这是得到中国水稻科技界、农业学问界、农业考古界、农业历史界公认的研究成果。

towersimper博文:

分子钟(molecular clock)

来自纽约大学基因组学和系统生物学中心和生物系、华盛顿大学圣路易斯分校生物系、斯坦福大学大学遗传学系和珀德尤大学农学系的基因组研究人员共同从事研究,通过大规模地对水稻基因进行再测序(gene re-sequencing)来追踪其几千年的进化历史,并作出一个结论,水稻起源于中国。该研究表明驯化水稻(domesticated rice)可能最早出现在大约九千年前的中国长江流域,从而推翻了之前的观点:驯化水稻可能有两个起源------印度和中国。这一研究成果将发表在最新的PNAS杂志上,且得到美国科学基金会植物基因组研究项目的资金支撑。

此外,在一组多样性的野生和驯化水稻品种被选中的染色体上,探究人员通过再测序630个基因片段来研究驯化水稻的进化史。利用在分析基因组数据来研究人类进化中曾被采用的新的建模技术,他们发现基因序列数据更吻合水稻的单一起源理论。

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华盛顿大学圣路易斯分校着名的生物学教授Barbara A. Schaal说道,这一研究是结合基因组学、生物信息学和建模技术获得新观点的好典范;人类在亚洲流动时,水稻与人类之间有着一段复杂的进化史,这项研究开始揭示那一运动的遗传结果。

Jeanmaire Molina, Martin Sikora, Nandita Garud, Jonathan M. Flowers, Samara Rubinstein, Andy Reynolds, Pu Huang, Scott Jackson, Barbara A. Schaal, Carlos D. Bustamante, Adam R. Boyko and Michael D. Purugganan.

定义2:由美国进化生物学家朱克坎德尔(E. Zuckerkandl)和波林(L. Pauling)于1963年提出,用DNA链中核酸序列替换速率推导进化事件发生时间的方法。

Asian rice, Oryza sativa, is one of world's oldest and most important crop species. Rice is believed to have been domesticated ~9,000 y ago, although debate on its origin remains contentious. A single-origin model suggests that two main subspecies of Asian rice, indica and japonica, were domesticated from the wild rice O. rufipogon. In contrast, the multiple independent domestication model proposes that these two major rice types were domesticated separately and in different parts of the species range of wild rice. This latter view has gained much support from the observation of strong genetic differentiation between indica andjaponica as well as several phylogenetic studies of rice domestication. We reexamine the evolutionary history of domesticated rice by resequencing 630 gene fragments on chromosomes 8, 10, and 12 from a diverse set of wild and domesticated rice accessions. Using patterns of SNPs, we identify 20 putative selective sweeps on these chromosomes in cultivated rice. Demographic modeling based on these SNP data and a diffusion-based approach provide the strongest support for a single domestication origin of rice. Bayesian phylogenetic analyses implementing the multispecies coalescent and using previously published phylogenetic sequence datasets also point to a single origin of Asian domesticated rice. Finally, we date the origin of domestication at ~8,200–13,500 y ago, depending on the molecular clock estimate that is used, which is consistent with known archaeological data that suggests rice was first cultivated at around this time in the Yangtze Valley of China.

生物谷引荐原文出处:

而多起源理论模型认为两种主要水稻类型的粳稻和籼稻是从亚洲不同地方驯化而来的。最近几年,由于生物学家观察到粳稻和籼稻之间存在这显着的遗传差异,以及几项研究水稻品种之间的进化关系支撑大多种驯化发生在中国和印度的观点,多起源理论模型逐渐为大家所接受。

Molecular evidence for a single evolutionary origin of domesticated rice

亚洲水稻(Oryza sativa),是世界上最古老的农作物之一,同时也是极富多样性的作物,在全球有成千上万个品种。水稻有两个主要的亚种(subspecies)------粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)和籼稻(Oryza Sativa ssp. indica)可以代表世界上大多数品种,例如寿司水稻(Sushi rice)是粳稻的一种类型,而意大利调味饭中所用的长粒水稻大多数是籼稻。由于水稻品种是如此多样化,关于它的起源也一直是科学争论的话题。其中单一起源理论模型认为粳稻和籼稻都是从野生稻(O. rufipogon)驯化而来的。

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