一作解读-古小麦基因组推断现代面包小麦在中国的传播路线
六倍体普通小麦是世界上最重要的粮食作物之一。普通小麦驯化始于大约一万年前近东的新月沃地，然后向西扩散到欧洲，向东扩散到东亚。然而，进入中国和可能的传播路线仍不清楚。该研究分别提取7粒至少来自3200年的小麦用于DNA测序，这些古小麦出土于新疆省的小河墓地和古墓沟遗址。新疆地处欧亚大陆连接的中心点，对于研究小麦传入中国和在中国传播路线有重要意义。
我们采用了PTB（N-phenacylthiazolium bromide）和盐酸胍进行提取，二者结合极大地提高了DNA的含量。利用该方法，甚至可以从单粒小麦中成功提取到了DNA。对获得的DNA进行文库构建以及二代测序。经过分析发现，我们提取古DNA质量不仅符合古代样品的特点（片段化，末端出现损伤信号），而且内源率高。
我们利用超景深三维显微镜对古代小麦的形态进行细致观察，发现古小麦和现代的六倍体普通小麦最为接近。根据小麦基因组中各亚基因组所占的比例，我们确认了古代小麦的倍性就是六倍体。
我们选取了4个质量较好的古代小麦样品和中国现存的地方品种以及世界各地的现代六倍体小麦基因组进行系统进化树分析。我们发现古代样品和中国西南地区的小麦聚在了一起。ADMIXTURE分析直观看到西南地区的小麦含有最多古代的成分。
我们假设古代小麦传播过程，不同地区由于传入先后顺序不同，其保留古代成分的特性也应该相应地显示出层级地变化。所以我们根据D统计和f3分析，计算古代样本和现代地方品种等位基因频率的相似性。通过排序得出IX-Q&T>V-SWAS≈III-YTS>II-Y&H≈I-NW。由此我们推测小麦在中国的传播路线。青藏高原现代地方品种与古代小麦高度相似的等位基因频率为小麦向高原传播的西南途径提供了更加直接有力的分子依据(Betts et al., 2014)。同时，本研究也提出了普通小麦从青藏高原边缘到长江流域的扩散路线。
写在最后：同一个墓葬出土的小麦，不能保证来自同一个家系，所以要单粒提古小麦的DNA，这是非常困难的。古DNA降解多，小麦种子很小，所以要对提取的方法加以改进。除此之外，为防止外源污染，我们的DNA提取是在专门的古DNA实验室完成，严格遵守古DNA实验流程。还有，由于古代小麦非常珍贵，而且单粒研磨后非常难收集，所以整个提取过程更要胆大心细。
2019年5月28日，《the Plant Journal》杂志在线发表了这一研究成果(doi: 10.1111/tpj.14421)。吉林大学生命科学院的武喜艳博士和东北师范大学的丁宝旭博士为该论文的共同第一作者。东北师范大学宫磊教授和吉林大学的崔银秋教授为该论文的共同通讯作者。国家重点研究发展计划、国家自然科学基金、教育人文社会科学重点研究基地重大项目和中央高校基因科研业务费专项资金等的资助。
参考文章
Betts, A., Jia, P.W. andDodson, J. (2014) The origins of wheat in China and potentialpathways for its introduction: A review. Quaternary International, 348, 158-168.