3000年老的埃及小麦告诉我们关于我们日常面包的基因学

Michael Scott, Postdoctoral Research Associate, UCL,

The Conversation

2019-11-5

Science

公元前1295–1213年伊阿尔的森内杰姆和伊内费尔蒂田野。Charles K. Wilkinson/Met Museum of Art

人类社会需要食物------这往往意味着小麦，小麦是12000多年前被首次栽培的。今天，人类消耗的大约五分之一的热量来自小麦。在此期间，人类已经将小麦品种转移到全球各地并通过种植和育种改变了小麦品种。

大多数小麦品种有一个杂交来源。它们的DNA也已经揭示了一个进一步杂交的复杂历史，现代品种携带源自相关物种的大量基因组块。在某些情况下，物种之间基因物质可能的被在早期农民的田地里交换。在其他情况下，现代育种者已经故意的为引入有用的基因变异如抗病性做出了物种间交叉。

直接取自生物考古标本的古代DNA对跟踪经历时间的变化特别的有价值，允许我们来揭开丢失的变异并将特定时间点与作物运动和育种的基因足迹联系起来。我们最近对一个有3000年历史的埃及麦子样本的基因组进行了测序，并与现代样本的比较表明一个这种作物怎样从一个地区传播到其他地区的故事。

法老的小麦

小麦最早是在中东的"肥沃的新月"地区种植的，那里仍有野生的埃默尔小麦种群，这是一种早期种植中常见的。埃默尔小麦是"有壳"的，这意味着需要强大的物理过程来将谷物与环绕的谷糠分离。埃默尔小麦是一种野生杂交品种，携带两个完整的基因组，每个来自一种不同的野生草种。

我们今天熟悉的其它种类的小麦包括面食小麦（也称为杜鲁姆小麦），它源自埃默尔但可自由脱粒。这意味着谷糠是易碎的很容易在脱粒过程中与颗粒分离。在世界上种植的最广泛的作物面包小麦也是自由脱粒的，但携带另一个基因组，它来自一个第三个野生草种。

    埃默尔面包。Michael Scott, UCL Genetics Institute， Author provided

在法老的埃及，埃默尔是最常见的小麦。据称罗马人因此指这种能脱糠的小麦为法老的小麦，这可能是"法老"的语言根源。埃及人可能已经发现了埃默尔小麦适合了当地气候或糠保护了这种谷物在存储中免受害虫。或者，爱默尔小麦的流行可能是一个文化偏好和品味的事情。我很想自己尝尝，因此我用它做了一些面包。它比正常的更不发的，但味道是甜的和坚果的。

我们从BBC的纪录片中首次晓知在伦敦埃及考古伦敦大学学院皮特里博物馆里的古谷类标本。我们测序的3000年老的埃默尔小麦是考古学家格特鲁德·卡顿-汤姆森和当地一名劳动力在90多年前从赫梅米亚北马刺遗址挖掘出来的。尽管战时的轰炸和洪水------尤其是样品没有气候控制被保存------小麦的DNA已经活着的。

样本之间的整体基因相似性被用于来推断作物是怎样被在世界各地移动的。栽培的埃默尔小麦有可比较的基因数据，埃及的埃默尔小麦与在土耳其、阿曼和印度种植的现代埃默尔小麦最为相似。这表明一个早期的从肥沃的新月向东扩和向南扩展之间的基因连接，不同于北向和向西扩张。

巧合的或故意的，人类已经改变了作物植物来更好的培育。这种史前选择在基因组中留下了脚印。我们发现了埃及埃默尔小麦已经具有大部分与驯化相关的基因特征。驯化的埃默尔小麦在植物上保留它的种子，在那里它们能被容易的收获。这在野外是不利的，因为它防止传播。驯化的埃默尔小麦种子也一致的很大和容易来发芽的。这些特征很可能存在于古代埃默尔中。

埃及的埃默尔小麦种植现在因有利的更容易来加工的自由脱粒小麦已经减少。这可以解释为什么我们获得的基因组似乎相对的不同的。然而，我们的研究只考虑可用的现代序列和一个单个的位置和时间。将来，来自更现代和古老小麦的基因组数据将允许我们来精确定下历史上的作物运动和基因多样性中的变化。来自相关地区的样本和研究人员可能来发挥一个关键作用。甚至已经提出了野生种群和古代作物中存在的但因现代品种丧失的基因多样性可以被重新引入来促进未来的作物改良。

随着小麦中新的基因组资源变得可用包括几乎连续的整个染色体序列，科学家们希望基因技术能够帮助小麦育种，帮助满足日益增长的全球需求。

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迈克尔·斯科特（Michael Scott）接受来自BBSRC和GCRF的资助。他是基因学协会的成员。

https://www.yahoo.com/news/3-000-old-egyptian-wheat-160708217.html