[摘要]亞洲水稻(Oryza sativa)，是世界上最古老和最重要的農(nóng)作物之一,。盡管關(guān)于水稻起源的爭論仍在繼續(xù),，人們一般認(rèn)為水稻在大約9000年前被馴化。單一起源理論模型認(rèn)為兩個主要的亞種粳稻和秈稻都是從野生稻(O. rufipogon)馴化而來的,。相反,，多渠道獨立馴化理論模型認(rèn)為它們是各自從野生稻不同品種中馴化而來。后一種觀點由于發(fā)現(xiàn)粳稻和秈稻之間存在這顯著的遺傳差異以及多種水稻馴化進(jìn)化研究而得到大量支持,。研究人員通過在一組多樣性的野生和馴化水稻品種的第八,、十和十二號染色體上再測序630個基因片段，重新審視馴化稻的進(jìn)化史,。通過使用SNP(即單核苷酸多態(tài)性)模型,，研究人員在馴化水稻的這些染色體上鑒定出20個可能的(putative)選擇性清除(selective sweep)區(qū)域。根據(jù)這些SNP數(shù)據(jù)和基于擴散的方法進(jìn)行的種群建模結(jié)果強烈支持水稻的單一馴化起源,。利用已公開發(fā)布的數(shù)據(jù)集并進(jìn)行多物種溯祖(multispecies coalescent)的貝葉斯系統(tǒng)進(jìn)化分析也表明亞洲馴化水稻只有一個起源,。最終，依據(jù)所采用的分子鐘(molecular clock)估計值,，研究人員將水稻馴化時間追溯到約8200–13500年前,，這一結(jié)果也與考古學(xué)數(shù)據(jù)相吻合，從而表明水稻大約是在此時間首先在中國長江流域被馴化,。
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來自紐約大學(xué)基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)中心和生物系,、華盛頓大學(xué)圣路易斯分校生物系、斯坦福大學(xué)大學(xué)遺傳學(xué)系和珀德尤大學(xué)農(nóng)學(xué)系的基因組研究人員共同從事研究,，通過大規(guī)模地對水稻基因進(jìn)行再測序(gene re-sequencing)來追蹤其幾千年的進(jìn)化歷史,，并作出一個結(jié)論，水稻起源于中國,。該研究表明馴化水稻(domesticated rice)可能最早出現(xiàn)在大約九千年前的中國長江流域,，從而推翻了之前的觀點：馴化水稻可能有兩個起源------印度和中國。這一研究成果將發(fā)表在最新的PNAS雜志上,，且得到美國科學(xué)基金會植物基因組研究項目的資金支持,。
亞洲水稻(Oryza sativa)，是世界上最古老的農(nóng)作物之一,，同時也是極富多樣性的作物,，在全球有成千上萬個品種。水稻有兩個主要的亞種(subspecies)------粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)和秈稻(Oryza Sativa ssp. indica)可以代表世界上大多數(shù)品種,，例如壽司水稻(Sushi rice)是粳稻的一種類型,，而意大利調(diào)味飯中所用的長粒水稻大多數(shù)是秈稻,。由于水稻品種是如此多樣化，關(guān)于它的起源也一直是科學(xué)爭論的話題,。其中單一起源理論模型認(rèn)為粳稻和秈稻都是從野生稻(O. rufipogon)馴化而來的,。
而多起源理論模型認(rèn)為兩種主要水稻類型的粳稻和秈稻是從亞洲不同地方馴化而來的。最近幾年,，由于生物學(xué)家觀察到粳稻和秈稻之間存在這顯著的遺傳差異,，以及幾項研究水稻品種之間的進(jìn)化關(guān)系支持大多種馴化發(fā)生在中國和印度的觀點，多起源理論模型逐漸為大家所接受,。
在本文中,，研究人員利用以前公開發(fā)布的數(shù)據(jù)集重新評估了馴化水稻的進(jìn)化史，這其中一些數(shù)據(jù)集還被用作證據(jù)證明粳稻和秈稻起源不同,。然而通過使用更為現(xiàn)代的計算機算法,，研究人員作出結(jié)論：它們之間的血緣關(guān)系要比它們與在中國或印度發(fā)現(xiàn)的任何野生稻品種的血緣關(guān)系更親近。
此外,，在一組多樣性的野生和馴化水稻品種被選中的染色體上,，探究人員通過再測序630個基因片段來研究馴化水稻的進(jìn)化史。利用在分析基因組數(shù)據(jù)來研究人類進(jìn)化中曾被采用的新的建模技術(shù),，他們發(fā)現(xiàn)基因序列數(shù)據(jù)更吻合水稻的單一起源理論,。
研究人員還采用了水稻基因的"分子鐘"來觀察水稻的進(jìn)化時間。通過校準(zhǔn)這些基因的分子鐘,，他們查明水稻起源于大約8200年前,，其中粳稻和秈稻大約在3900年前發(fā)生進(jìn)化分歧而將彼此區(qū)別開來。他們還指出這些分子鐘時間符合考古學(xué)的研究,。
紐約大學(xué)生物學(xué)家Michael Purugganan解釋道,，當(dāng)商人和移居的農(nóng)民將水稻從中國帶到印度后，它很可能與當(dāng)?shù)氐囊吧具M(jìn)行大量的雜交,，因而人們曾經(jīng)認(rèn)為起源于印度的馴化水稻實際上真正起源于中國,。
華盛頓大學(xué)圣路易斯分校著名的生物學(xué)教授Barbara A. Schaal說道，這一研究是結(jié)合基因組學(xué),、生物信息學(xué)和建模技術(shù)獲得新觀點的好典范,；人類在亞洲流動時,，水稻與人類之間有著一段復(fù)雜的進(jìn)化史,，這項研究開始揭示那一運動的遺傳結(jié)果。
towersimper注：
分子鐘(molecular clock)
定義1：一種關(guān)于分子進(jìn)化的假說,，認(rèn)為兩個物種的同源基因之間的差異程度與它們的共同祖先的存在時間(即兩者的分歧時間)有一定的數(shù)量關(guān)系,。基于這個假說,，可以計算生物譜系發(fā)育的年代表,。
定義2：由美國進(jìn)化生物學(xué)家朱克坎德爾(E. Zuckerkandl)和波林(L. Pauling)于1963年提出,，用DNA鏈中核酸序列替換速率推導(dǎo)進(jìn)化事件發(fā)生時間的方法。
選擇性清除(selective sweep)
指由于最近的較強的正向自然選擇,，一個突變位點相鄰DNA上的核苷酸之間的差異下降或消除,。
溯祖理論(coalescent theory)
追溯共同祖先后代系譜進(jìn)化特征、動態(tài)變化過程和樣本特性的群體遺傳學(xué)理論,。\\生命科學(xué)論壇\\ towersimper
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PNAS, May 2, 2011 DOI: 10.1073/pnas.1104686108
Molecular evidence for a single evolutionary origin of domesticated rice
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.
[Abstract]
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.
