玉米起源于美洲大陆，作为最重要的粮食作物之一，玉米在人类的选择下快速进化形成能够适应各种环境的表现型。但是由于遗传漂变、自然选择以及育种活动，现在的玉米种质资源不能够代表早期玉米的多样性，所以对玉米驯化过程的探索仍然迷雾重重。将古化石材料和现有各种质资源进行群体进化分析来揭示玉米的驯化过程，也是一种极佳的研究策略。
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研究方法
材料选择：1份5310年前的玉米穗轴、2份墨西哥类蜀黍、15份parviglumis种、美洲各地现育种和改良种。
文库构建：单链DNA小片段文库
测序平台及策略：Illumina
数据产出：覆盖度1.7X，测序深度6X
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研究思路
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研究结果
材料鉴定和研究价值
图1 Tehuacan162，一份来自Tehuacan峡谷距今3510年的玉米材料
（a）选材的分布图；（b）本研究中采用的玉米材料图；（c）Tehuacan162和地方栽培玉米种质资源、parviglumis、类蜀黍构建系统发育树
该玉米穗轴材料（图1b）来源于Tehuacan峡谷，Tehuacan峡谷距离玉米驯化中心的巴尔萨斯河流域较近（图1a）。这个古老的样本可能代表了早期被人类从玉米驯化中心传播到此峡谷的一部分群体，可以用于追踪玉米早期栽培历史过程。采用最大似然估计法构建了包括15种parviglumis （大刍草，栽培玉米种的野生种）和 2 份墨西哥类蜀黍样本在内的共计23份样本的系统发育树，表明Tehuacan162位于发育树的外围分支，即验证了Tehuacan162物种的基因来自玉米属。
（a）D-statistics分析parviglumis 和 2 份mexicana样品关系；（b）D-statistics分析parviglumis 、地方种质、 Tehuacan162样品关系；（c）D-statistics分析地方种质和Tehuacan162样品关系。
进一步采用D-statistics分析发现，和墨西哥类蜀黍相比， Tehuacan162在亲缘关系上更接近于parviglumis。结合TreeMix推断，这些结果表明，Tehuacan162应该是和玉米现育种属于同一系统进化枝(图 2)。
Tehuacan162基因组成分和从属关系分析
图3 Tehuacan162遗传多样性分析
（a）主成分分析；（b）群体结构分析（k=5）
将Tehuacan162和各种质资源就多因素影响的遗传平衡进行分析，PCA结果表明Tehuacan162位于地方现育种和各地的改良种中间（图3 A）。群体的遗传结构分析也显示Tehuacan162没有附属于任何地方玉米种质资源（图3 B），从基因组成来看，Tehuacan162占parviglumis属的组份比例为54%，另外三种地方玉米种质的比例为46%。
Tehuacan162基因信息揭示玉米驯化过程
图4 一系列玉米驯化和改良相关基因的祖先信息鉴定
（a）改良种、地方种质、和墨西哥类蜀黍的AMM分布箱线图；（b）每个关联基因的AMM图
为了考察自然选择作用对于Tehuacan162的影响，筛选出了一系列区别于地方种质、改良种和 parviglumis的SNP，并鉴定祖先信息标记（AIMs）。对于每个AIMs，计算两个样本间为等位基因的可能性大小，其中 maize样本间两个位点为等位基因的可能性大小用AMM表示。关注古样本基因信息中和maize高度相似的位点。比较与玉米驯化早期选择压力相关基因的AMM值，可以明显观察到地方玉米种质和野生玉米之间明显的差距。而古样本Tehuacan162位于maize和parviglumis之间，表明古玉米样本是连接现育玉米种和其野生祖先的中间品种。
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研究结论
文章从古基因信息出发结合群体进化分析来考察玉米驯化过程和早期的选择压力，填补了动植物驯化研究在古基因水平的空白。和现有的各玉米种质资源比对发现 Tehuacan162所代表的古老玉米品种与所有现在的栽培玉米种的祖先密切相关。先前玉米驯化过程被分为了两个阶段：一、选择瓶颈限制了现有玉米品种的等位基因多态性，即形成了现在的地方种质；二、地方品种对环境的适应和提升，即改良种。文章中的数据表明玉米进化是一个复杂而渐进的过程，远非两个简单的阶段，古玉米样本的存在则表明野生玉米和地方种质中间驯化种的存在。
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群体进化Tips
群体进化简介
群体进化是利用全基因组重测序技术研究物种群体内的基因频率和基因型频率变化情况结合相应的统计分析手段，讨论群体的遗传结构、遗传平衡和影响群体遗传平衡的因素，达到从分子层面揭示该物种的演化历史、进化机制以及环境适应性等系列问题。
研究方向
统计的群体进化所发表文章的研究内容，从中可以看出主要的研究方向归为以下三方面。不同的研究方向，样本选择策略也不尽一致：
人工驯化机制研究（选材：野生型+驯化型）
种群进化历史研究（选材：物种起源地和各分布地区的样本）
自然选择机制研究（选材：不同地理位置的样本）
总的样本选择策略建议至少有三个亚群，选择亚群中具有代表性的个体，每个亚群的数量>10个（珍贵样本可适当减少数量）。
测序策略
采用Hiseq测序平台，PE150的测序策略。样品个体测序深度建议>10X，部分重要样本可以进行测序深度大于30X的高深度测序，就群体高质量变异进行分析；
群体进化的优势
标记密度高
数据可以重复利用
无需构建作图群体，自然群体/种质资源都可作为研究材料
可以和GWAS或者重测序联合分析，增加文章影响力
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参考文献
Ramos-Madrigal J, Smith B D, Moreno-Mayar J V, et al. Genome sequence of a 5,310-year-old maize cob provides insights into the early stages of maize domestication[J]. Current Biology.
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