盲眼的尼安德塔石器匠

北美洲的居民，應該剛入住時就懂得利用野生植物，馴化植物相對晚得多。現今美國東部一帶，要等到 5000 年前左右才開始馴化植物－太陽花（向日葵，學名 Helianthus annuus）。這個 2018 年的論文，研究惹太陽花馴化後的基因表現改變。

Genetics of alternative splicing evolution during sunflower domestication

via 這裡   本文說好不提

約五千年前的太陽花和西葫蘆（Cucurbita pepo ssp. ovifera），是美國東方的「Eastern Agricultural Complex，東部農業叢」，最早期的 2 種馴化作物。

不過東部農業叢要等到一千多年後，3600 年前才算成熟，最終一共只研發出 4 種作物，而且 2 種比較晚的產品，後來也不再是農作物惹 XDDD（種玉米比較實際），太陽花也算是此處最成功的產品。

短篇 北美洲最早被吃掉的野生馬鈴薯，在一萬多年前的猶他

把野生植物培育成馴化作物，要經過一系列的育種，太陽花應該也不例外。馴化的太陽花和野生同類相比，有哪些遺傳上的改變呢？

這個論文研究野生與馴化的太陽花之間的遺傳差異，不過目標不是 DNA 序列本身，而是比較兩者基因表現出 mRNA 不同的組合，也就是 alternative splicing（選擇性剪接），算是一種基因表現的差異。

賽鴿翱翔天際、方向感超群的遺傳奧秘是？

少數病毒之外，大部分生物的基因，都是由 DNA 序列組成。大家大概都知道，DNA 會轉錄為 mRNA，mRNA 再轉譯為蛋白質。不過一個基因，同樣的 DNA 序列，卻可能經過不同的 splicing，製造不同的 mRNA 產物，也就能製作超過一種的蛋白質。這就是 alternative splicing，能創造基因表現的多樣性。

這個論文首先取得野生太陽花「Ann1238」和馴化品系「HA89」，種子的轉錄體（transcriptomes）；轉錄體是樣本中所有 RNA 的總和，比較轉錄體，就能得知兩者有哪些基因，製作的 mRNA 不一樣。

結果一共偵測到 226 個基因製成的 mRNA 不同。然而，兩種太陽花表現不同的基因產物，可能只是選用的 Ann1238 和 HA89 兩者本身的差異，而與馴化無關。再加入 5 款馴化，和 5 款野生品系一同比較，結果是馴化品系都有，野生品系都沒有的基因表現，確實沒那麼多。

alternative splicing 有好幾種，馴化與野生太陽花之間的表現差異，多半是圖中 Model 2 「intron retension」這種。

為獲得進一步線索，再用 Ann1238 和 HA89 進行情慾交流，用 QTL 尋找哪些基因表現的差異，與表現型有關，結果找到 144 個，兩者間 splicing 不同的目標基因。這 144 個基因改變表現的 mRNA，在加入比較的 10 個馴化品系中，大部分至少有 1 款存在，表示它們在太陽花的馴化過程，初期階段時已經存在。

然而，這些改變，卻多半也能在某些野生品系中見到，意謂這些遺傳變異，並非馴化過程中產生的新突變，而是早已存在野生族群中，少數派的變異，再於育種過程中組合而成。

另一方面，也有些基因的 RNA 組合方式，不見於野生太陽花，卻見於太陽花的親戚們：Helianthus argophyllus、 Helianthus debilis、Helianthus deserticola、Helianthus petiolaris、Helianthus praecox。論文推論，這是由於馴化品系，和野生親戚間有情慾流動所致。

1900年前，在猶他高山上種玉米吃

這回偵測到，可能改變表現方式，與馴化有關的基因，究竟造成什麼具體效果仍不是很清楚，不過有些似乎與種子發育有關，這也符合預期－馴化太陽花最主要的用途，就是它的種子。（當然，論文取樣比較種子，結果找到一堆與種子發育有關的結果，超正常）

總之，這個研究讓我們對馴化，又有更進一步的認識。馴化過程中，除惹基因的 DNA 序列，以及 mRNA 表現量改變之外，也可能與 mRNA 不同的剪接組合，製造不同蛋白質產物有關。

新聞稿：

RNA changes aided sunflower's rapid evolutionary transformation, domestication

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