3月2日，云南農(nóng)業(yè)大學董揚教授團隊有關葡萄的論文《葡萄演化中的雙重馴化和性狀起源》，在《科學》雜志發(fā)表，被選為當期封面論文，并且團隊受邀參加該期刊年會推介論文，引起了科技界的廣泛關注。
3月4日，云南農(nóng)業(yè)大學葡萄生物資源研究成果發(fā)布會在云南農(nóng)業(yè)大學召開，發(fā)布會上介紹了董揚教授團隊自2019年以來關于葡萄研究的最新成果。
據(jù)悉，該研究成果聯(lián)動了世界26個國家的70余名科學家，梳理了來自世界各地的5000份樣品，引入基因測序分析技術，揭示了葡萄人工馴化起源和傳播的相關問題，引人入勝。
為進一步介紹該項研究成果帶來的人類農(nóng)業(yè)文明新知識和科學內(nèi)容，董揚教授以語音轉文字的形式，回答了記者的書面采訪，現(xiàn)將該采訪內(nèi)容整理公布以饗讀者。
葡萄是現(xiàn)在全世界栽培最為廣泛的水果之一，有各種各樣的栽培品種 本組圖片 潘偉榮 供圖
人工馴化的力量有多大
全世界的狗都是從一只灰狼馴化而來
我們通常說的物種的形成和物種的馴化是兩個概念。
首先，物種起源是一種進化生物學的思路。說得更加直白一些，物種起源就是物種是怎么樣產(chǎn)生的。
生命的誕生都是從單細胞開始向多細胞演進的。在云南有非常著名的澄江化石博物館，里面就展示了生命演化的歷程，其中包括了很多物種的形成，還有物種產(chǎn)生再到消亡的過程。
在我們生物界看來，這個博物館非常有趣，它其實是一個證據(jù)鏈，從生物歷史考據(jù)的角度說明了生命的發(fā)展過程——從單細胞生物不斷演進進入繁復的多細胞和多組織的物種的過程。
而我們說的“馴化”，其實是一種人工選擇的概念。馴化這個現(xiàn)象早前是不被人們關注的，因為最早的時候，人們認為所有的物種都是由上帝創(chuàng)造產(chǎn)生的，并且被創(chuàng)造出來后不會發(fā)生任何的變化。
1859年，達爾文出版了《物種起源》這本書，闡述了一種觀點：物種是變化的，是由一個物種變化為另一個物種的。在《物種起源》的第一章，他列舉了很多家養(yǎng)物種和野生物種之間的形態(tài)差異，來說明物種之間的差異一直存在。
這就引出了一個話題：物種是如何被馴化的。
通常來說，野生物種和馴化后的物種，在形態(tài)行為上有非常大的差異。比如說，全世界現(xiàn)在所有的狗，小到吉娃娃，大到藏獒，不管形態(tài)多么奇特，都是從一只灰狼馴化過來的，它們在短暫的3萬年的馴化歷史中發(fā)生了很大的變化，這就是人工馴化的力量。
董揚教授團隊獲得“葡萄生物資源和品種創(chuàng)新研究資金”
為研究葡萄馴化的3個問題
在全世界收集5000份野生和栽培葡萄樣本
葡萄是一個非常重要的栽培物種。我們的研究主要就是關注葡萄的馴化問題：它是怎么樣從野生的葡萄變成栽培的葡萄？是什么時候從野生的葡萄變成栽培的葡萄？變成栽培葡萄以后又是怎么樣傳播的？
要搞清楚這樣一個過程，并不像我們在生活中隨手拈來一串葡萄那樣簡單。溯源葡萄的由來，是一件了不起的事情，可以從中管窺人類農(nóng)業(yè)文明的發(fā)展，探索生物基因的科學奧秘所在。
一個物種的馴化往往伴隨著它的傳播。葡萄是現(xiàn)在全世界栽培最為廣泛的水果之一，有各種各樣的栽培品種，但野生葡萄主要分布在歐洲區(qū)域。我們聯(lián)合了多個國家的科學家，匯集了全球5000份野生葡萄和栽培葡萄的樣本。
我們對這5000份樣本進行了梳理、排查，先把一些重名的、錯誤的樣本全部梳理出去，之后對樣本進行基因測序，通過比較它們的基因組的差異，找到這些樣本的親緣關系。這樣我們就可以對葡萄的馴化問題進行系統(tǒng)的闡述和解釋。
這項工作主要由一個國際合作的團隊來完成，是由云南農(nóng)業(yè)大學我們（董揚教授）這個團隊發(fā)起的。2019年，做完先行的探索工作——472份葡萄的基因測序以后，我們認為通過這種方法是可以解答葡萄人工馴化問題的，所以向全世界的科學家發(fā)出了邀請合作的郵件，請他們把樣本資料和他們已有的信息匯集到中國。
經(jīng)過9個月時間的溝通后，我們非常幸運地在疫情暴發(fā)前完成了樣本的收集和整理，所有的樣本葉片DNA都已郵寄到中國，并且簽署了相應的合作協(xié)議，由我們團隊對樣本進行梳理和測序。
董揚教授團隊關于葡萄的研究成果刊發(fā)于《科學》雜志封面
葡萄究竟起源于哪里
約8000年前人類已開始釀造葡萄酒
最早的時候，世界上對葡萄的起源是有爭議的，主流觀點認為葡萄起源于歐洲，后來隨著科學家將一些DNA證據(jù)、基因測序證據(jù)和考古證據(jù)結合在一起，認為葡萄有可能起源于中亞和西亞地區(qū)。
我們在2019年的工作中提出一個發(fā)現(xiàn)：葡萄是在黑海區(qū)域起源的。但那時候由于樣本特別是野生葡萄的樣本比較少，我們只能得出一個粗淺的結論，并且推斷葡萄是在約7500年前起源的。
這個時間點非常特殊，因為最早的葡萄酒的出土證據(jù)是在格魯吉亞，表明釀造葡萄酒的歷史大概有8000年。既然8000年前人類就開始釀造葡萄酒，有沒有可能葡萄起源時間更早？我們就發(fā)起了這次更大型的合作。
在大型合作中，我們通過基因組測序分析，發(fā)現(xiàn)在冰川后期，由于氣候的變遷，野生葡萄被自然地分成了兩個不同的群體。其中一個群體被稱為東方群體，于1.1萬年前在相距1000公里的兩個地方，就是現(xiàn)在的西亞一帶和高加索地區(qū)發(fā)生了同步的馴化。這說明，人類祖先在1.1萬年前開始把野生葡萄馴化成了栽培葡萄。
葡萄伴隨人類活動傳播
大概于19世紀進入云南
馴化伴隨著很強的人工的、有目的性的選擇，選擇以后，野生葡萄和栽培葡萄被徹底分開。人類不斷地對早期的栽培葡萄進行持續(xù)的馴化和品種改良，才形成了如今葡萄種植的格局。
我們這篇研究論文的一個很重要的觀點，就是證明了葡萄的馴化時間是在1.1萬年前，它有兩個馴化地，是一種雙起源的植物，也是現(xiàn)在已知的最早的馴化水果。人類最早馴化的作物是小麥，大概在1.5萬年前。但此前，對于人類最早馴化了什么樣的水果一直不清楚，我們這個研究證明了葡萄是人類最早馴化的水果。
人類有文字記載的文明大概有5000年時間，但人類的農(nóng)業(yè)文明時間大概有1.5萬—1.6萬年，其起源于新月地帶（即今天的伊朗阿富汗一帶），比如說山羊、綿羊、小麥、亞麻等都是在這個地方馴化的，這也說明文字的歷史在整個人類歷史上其實是非常短暫的。
在農(nóng)業(yè)文明之前，人類經(jīng)歷了非常漫長的狩獵文明時代，那時人類馴化了一個非常特殊的物種——狗。狗是現(xiàn)在已知最早馴化的物種，它的馴化大概發(fā)生在3萬年前。
跟其他馴化物種如小麥、馬鈴薯、辣椒的傳播一樣，葡萄的傳播也是伴隨著人類活動進行的。比如說8000年前，葡萄隨著腓尼基人從西亞地區(qū)傳到了歐洲，然后在大航海時代，葡萄隨著船只在全世界范圍內(nèi)傳播得非常廣，這也形成了葡萄如今非常廣泛的栽培格局。
我們的研究數(shù)據(jù)表明，在2500年前，葡萄從西亞進入了中國新疆，推測是沿著古絲綢之路貿(mào)易商道來的，進入新疆以后再向中國內(nèi)地擴散。在中國西安也就是古代的長安，在一些出土文物中發(fā)現(xiàn)了葡萄籽和葡萄酒，還發(fā)現(xiàn)了一些葡萄釀酒坊的遺址，這些都可以充分證明葡萄在中國的傳播，基本上是符合絲綢之路走向的。
葡萄特別是釀酒葡萄大概于19世紀進入云南，主要是由傳教士傳播的，如今在云南的香格里拉和怒江等地都可以看到葡萄的身影。云南也有野生葡萄，但是沒有經(jīng)過馴化。
人類的宗教活動對葡萄的傳播影響非常大，特別是十字軍東征時期，把很多西亞地區(qū)的葡萄品種帶回了歐洲，又把歐洲的葡萄品種向其他地方傳播。所以說，每一個物種的馴化都伴隨著人類的需求，同時也跟隨著人類文明的演進和人類的遷徙活動，一個物種的馴化歷史就是人類活動的歷史、人類遷徙的歷史和人類文明形成的歷史。
馴化和改良相輔相成
研究馴化能更好保護生物多樣性資源
人工馴化是一個非常復雜的科學問題，達爾文提出這個問題以后，自己也沒有進行系統(tǒng)全面的研究。人工馴化也是一個非常難研究的問題，因為今天看到的很多物種，它的野生祖先都已經(jīng)滅絕了，我們不知道它的祖先是什么樣子，具體在什么時間馴化，在馴化過程中它發(fā)生了哪些基因的變化和遺傳的變化。我們只能確定，一個物種從野生變成家養(yǎng)以后，此后漫長的時間就是人類有意識地通過選育選種對它進行改良，馴化和改良是兩個相輔相成的過程。
人類馴化了300多種物種，這些物種伴隨著我們的生活，給我們提供了非常多可利用的生物資源。了解馴化、改良，不僅可以讓我們更好地理解人類文明，也可以讓我們更好地理解物種是怎么樣從野生變?yōu)樵耘�，從而更好地保護這些生物資源，更好地挖掘其優(yōu)秀性狀，培育更好的品種。
在人工馴化中，人類通過比較野生種和家養(yǎng)種的基因組信息，用統(tǒng)計學和生物學的方法計算，發(fā)現(xiàn)了很多優(yōu)良的基因。我們現(xiàn)在也在一些植物中研究這些基因的具體功能。
比如說，我們找到一個與葡萄香氣有關的基因，假設在育種中可以把含有高香型的品種和普通香型的品種進行雜交，刻意地保留這些片段和追蹤這些片段，就可以讓我們在其后代中產(chǎn)生品質(zhì)又好、香氣又濃的品種。還有，成熟期對葡萄來說非常重要，云南是中國最著名的早熟葡萄產(chǎn)區(qū)，每年3月份就有新鮮葡萄上市，而早熟是葡萄經(jīng)濟性狀的一個重要體現(xiàn)，我們也找到了一個控制早熟的基因。我們可以通過這樣的基因進行精準的品種選育，讓云南的葡萄更好。
我們希望這些研究數(shù)據(jù)能夠更廣泛地用于育種。未來，我們可能會在計算機上設計出葡萄育種的一些方法，告訴種植戶用什么品種和什么品種雜交，選擇什么樣的遺傳背景和基因型的后代，這樣就可以精確、快速地進行品種選育。
（該采訪內(nèi)容獲得董揚教授本人認可發(fā)表。）
本站轉載文章和圖片出于傳播信息之目的，如有版權異議，請在3個月內(nèi)與本站聯(lián)系刪除或協(xié)商處理。凡署名"云南房網(wǎng)"的文章未經(jīng)本站授權，不得轉載。爆料、授權：news@ynhouse.com。
熱門評論