樊龍江教授團(tuán)隊(duì)作物擬態(tài)研究論文獲F1000最高星級推薦
? ? ? ?近日，樊龍江教授團(tuán)隊(duì)在Nature Ecology & Evolution 上發(fā)表的有關(guān)作物擬態(tài)研究論文獲得F1000推薦。該項(xiàng)研究首次為作物擬態(tài)提供了基因組層面的證據(jù)，在進(jìn)化生物學(xué)上具有重要意義。同時，由于作物擬態(tài)現(xiàn)象的獨(dú)特性（即發(fā)生在農(nóng)田環(huán)境，人作為擬態(tài)三要素中的受騙者），該項(xiàng)研究成果在農(nóng)學(xué)上也具有重要意義，例如解析農(nóng)田雜草起源與控制、株型相關(guān)基因挖掘與利用等方面。該論文是樊龍江教授課題組該領(lǐng)域研究第二次獲F1000推薦。
?“Faculty of 1000”是由近8000位在相關(guān)領(lǐng)域具有很高聲譽(yù)的專家學(xué)者組成，提供目前世界上最重要的生物和醫(yī)學(xué)論文信息及研究趨勢，將發(fā)表的極少數(shù)優(yōu)秀論文推薦給讀者，并對論文加以評述。研究人員發(fā)表的論文被“Faculty of 1000”收錄并獲得推薦是對該論文和研究人員的高度認(rèn)可！
本次推薦人是國際知名的進(jìn)化生物學(xué)專家、芝加哥大學(xué)龍漫遠(yuǎn)教授（Edna K Papazian Distinguished Service Professor）。他對該論文給出了最高的3星評價（1星為“Good”、2星為“Very good”、3星為“Exceptional”），在F1000推薦詞中寫道：“...that has expanded the concept of mimicry from previous studies in animals, e.g. butterflies and frogs, to weed plants associated with crop plants that were shaped by human selection. ... further generalizing the concept of mimicry.” （該項(xiàng)研究將人們以往對擬態(tài)的研究從蝴蝶等動物模型中擴(kuò)展到了植物中來（雜草擬態(tài)作物），進(jìn)一步加深了人們對擬態(tài)的認(rèn)知）。實(shí)際上，自該論文在線發(fā)表以來，龍漫遠(yuǎn)教授就以郵件方式與樊龍江教授進(jìn)行了主動聯(lián)系，并給予了極高的稱贊，認(rèn)為該項(xiàng)研究是中國少有的在概念上做出貢獻(xiàn)的文章之一，為作物擬態(tài)學(xué)說形成提供關(guān)鍵基因組證據(jù)，并將其提升到了與我們教科書上所說的經(jīng)典擬態(tài)模型（繆勒擬態(tài)、貝氏擬態(tài)）等同的地位（“I enjoyed it because what you presented is among rare conceptual contribution I have read from China. ...would have been happy for your progress that moved the mimicry study to the rank of those classic studies, which we today are teaching in Chicago. ...I think that you provided the first genomic evidence to test the predictions of the Vovilovian mimicry in evolutionary history. Without these works, the Vovilov's theory is just a conjecture, ...”）。
作物擬態(tài)，也叫瓦維諾夫擬態(tài)（Vavilovian mimicry），是指農(nóng)田雜草在形態(tài)上模擬作物，從而躲避農(nóng)民拔除的現(xiàn)象。稻田稗草（Echinocloa.spp）在苗期與水稻幼苗極其相似（圖1），這是典型的作物擬態(tài)現(xiàn)象之一。樊龍江教授團(tuán)隊(duì)與來自中國水稻研究所等課題組合作，利用群體遺傳學(xué)，對稗草擬態(tài)水稻這一有趣現(xiàn)象進(jìn)行了分子機(jī)制解析，發(fā)現(xiàn)稗草基因組在擬態(tài)過程中，受到了類似于人工馴化的強(qiáng)烈選擇。相關(guān)研究結(jié)果“Genomic evidence of human selection on Vavilovian mimicry”2019年9月16日發(fā)表在Nature子刊Nature Ecology & Evolution 上（https://www.nature.com/articles/s41559-019-0976-1）。
圖1 稻田稗草（Echinocloa crus-galli，右）在苗期擬態(tài)水稻（左）情況
通過全基因組遺傳變異（SNP）進(jìn)行進(jìn)化樹構(gòu)建與主成分分析，研究人員發(fā)現(xiàn)我國長江流域稗草材料可明顯以分為3個組，根據(jù)它們的表型，這3個組分別定義為擬態(tài)組、非擬態(tài)組及中間類型（圖2）。與非擬態(tài)稗草組相比，擬態(tài)稗草的遺傳多態(tài)性降低，經(jīng)歷了遺傳瓶頸效應(yīng)。Tajima' D中性檢驗(yàn)顯示，擬態(tài)稗草基因組中更多的區(qū)間具有顯著負(fù)值，表明稗草在擬態(tài)過程中受到了定向選擇。進(jìn)一步群體進(jìn)化分析表明，長江流域擬態(tài)稗草起源于非擬態(tài)稗草，并且是一次起源，大約發(fā)生在1000年前后。這個時期處于我國宋朝，正處在人口激增、南方水稻替代麥類作物成為主糧的轉(zhuǎn)型時期。可能正是在這樣背景下，為了提高水稻產(chǎn)量，實(shí)施精耕細(xì)作，稗草則經(jīng)歷了更強(qiáng)的選擇壓（農(nóng)民除草），被迫擬態(tài)。
圖2長江流域稗草材料群體結(jié)構(gòu)?？擅黠@分為擬態(tài)（MIC）、非擬態(tài)（NMC）及中間類型（MIX）3個亞群體。左圖為系統(tǒng)進(jìn)化樹及主成分分析（PCA）結(jié)果，右圖為三個亞群擬態(tài)指數(shù)（用來量化擬態(tài)程度）分布情況
（作物所供稿）
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