一项重要的全球研究揭示了面包小麦在塑造古代世界中的关键作用，为其成为如今支撑全球八十亿人口的基本作物铺平了道路。
一项重要的全球研究揭示了面包小麦在转变古代社会中的重要性，使其成为如今支持全球八十亿人口的重要作物。
据沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学（KAUST）的小麦研究员布兰德·沃尔夫教授介绍，该研究是发表在《自然》杂志上的，布兰德教授是该研究的主要作者之一。“我们的研究为我们文明历史上的一个关键事件提供了新的见解，这个事件催生了一种新的农业体系，使人类的定居和社会发展成为可能。”
约翰·因尼斯中心的组长、该研究的共同作者克里斯托巴尔·乌阿伊教授强调：“这项研究说明了国际合作的重要性，以及在各国共享数据和种子的必要性；通过在不同机构和国家之间整合我们的资源和专业知识，我们可以取得显著的成果。”
Open Wild Wheat Consortium（OWWC）进行的研究揭示，面包小麦的成功源于一种名为Tausch’s goatgrass（Aegilops tauschii）的野生草的遗传多样性。
面包小麦是一种由三种不同野生草的杂交品种，内含三个基因组（A、B和D）在一个复杂的植物中。
Tausch’s goatgrass常常被忽视为杂草，当它在大约八千到一万年的时间里与早期的意大利面小麦在新月沃土交配时，提供了D基因组。
这种意外的杂交在南高加索海沿岸开始了一场农业的巨变。随着农民接受这种新作物——其特点是高含量的谷蛋白使得面团空气蓬松、富有弹性——面包小麦的种植迅速扩展至多样的气候和土壤中。
这种快速的地理传播引起了小麦科学家的好奇。由于面包小麦没有野生的对应物，而引入新D基因组的杂交导致了遗传瓶颈，面包小麦在遗传多样性上明显低于周围的野生草。
这种瓶颈效应，加上小麦的近亲繁殖特性——意味着它主要自花授粉——这就暗示面包小麦可能在新月沃土以外难以生存。那么，它是如何成为该地区广泛种植的作物的呢？
为了揭开这个谜团，国际团队汇编了一个由493个来自Tausch’s goatgrass的独特样本组成的多样性面板，样本范围横跨从西北土耳其到东中国。
从这组样本中，他们选择了46个样本，展示了该物种的特质和遗传多样性，并用于创建一个全基因组图谱，这是Tausch’s goatgrass的高级遗传图。
利用该遗传图谱，他们检查了在CIMMYT保存的80,000种地方性面包小麦品种——被称为地方品种——以及来自不同地区的样本。
分析显示，约75%的面包小麦中的D基因组源自与南高加索海相连的Tausch’s goatgrass的L2谱系。其余25%的遗传构成来自分布在其范围内的不同谱系。
“来自其他谱系的这25%遗传贡献在面包小麦的成功中发挥了关键作用，”这项研究的首席作者西蒙·克拉丁格教授表示。
“如果没有来自这一多样谱系的遗传多样性，我们对面包的消费可能远不及今天的水平。否则，面包小麦可能只是一种区域作物——对中东重要，但我怀疑如果没有这种适应性它是否会获得全球的显著性。”
之前OWWC的一项研究强调了只在现代格鲁吉亚（位于新月沃土以外500公里）的Tausch’s goatgrass特有的一个独特谱系。该谱系（L3）对于为面包小麦提供最佳已知的面团质量基因至关重要。
研究人员假设，如果这一谱系代表了一个古老基因输入——类似于人类基因组中的尼安德特人足迹——他们将发现在CIMMYT收藏中具有更高比例的地方品种。
数据分析表明，来自格鲁吉亚地区的CIMMYT小麦地方品种含有7%的L3基因片段，这一比例是新月沃土地方品种的七倍。
“我们将L3 Tausch’s goatgrass样本作为模型，以研究在80,000个面包小麦地方品种间的杂交，”克拉丁格教授补充道。
“研究结果很好地描绘了面包小麦起源于南高加索，并随着其农业扩展而迁移到格鲁吉亚，期间与独特的、地域有限的L3样本杂交，引入了新的遗传材料。”
“这是我们研究的新颖元素之一，确认我们的新资源使我们能够追踪面包小麦中的这些历史遗传贡献。”
除了阐明这一古老的生物学问题之外，OWWC提供的新开源全基因组和Tausch’s goatgrass种质材料正在被全球研究人员和育种者使用，以识别能保护小麦作物免受持久农业挑战（如小麦锈病）的新抗病基因。他们还可以在这种野生草类中寻找气候抗逆基因，以集成到优质小麦品种中。
约翰·因尼斯中心和KAUST的研究人员之间的合作利用生物信息学追踪了来自Tausch’s goatgrass的L3谱系对面包小麦的DNA贡献。
乌阿伊教授总结道：“这项研究强调了保护遗传资源的重要性，例如由BBSRC资助的约翰·因尼斯中心所维护的种质资源单元，它保护了历史上保存的野生草类，其可被用于将宝贵特质（如抗病和抗虫害）融入现代小麦中。”
