遗传学揭示了四角马铃薯的古老贸易路线

一项新的研究表明，在遥远的过去，土著人将一种本地马铃薯物种带到了犹他州南部，使其成为美国西南部唯一具有文化意义的驯化植物物种的候选者。由犹他大学红丘花园和犹他州自然历史博物馆（NHMU）领导的研究小组利用遗传分析揭示了四角马铃薯（Solanum jamesii）的块茎是如何以及在哪里在整个科罗拉多高原收集、运输和交易的。这些发现支持了块茎是“失去的姐妹”的说法，与玉米、豆类和南瓜（通常被称为三姐妹）一起，成为干旱地区巧妙种植的作物的主食

“运输是将本土植物驯化成作物的早期关键步骤之一，”美国国立卫生研究院考古馆长、美国人类学副教授、该研究的合著者Lisbeth Louderback博士说。“植物物种的驯化可以从人们在新的地方收集和重新种植繁殖体开始。”

作者从考古遗址附近的现代四角马铃薯种群以及亚利桑那州中部和新墨西哥州莫戈隆边缘马铃薯自然范围内的非考古种群中收集了DNA样本。研究结果表明，马铃薯可能是由现代普韦布洛（霍皮、祖尼、特瓦、齐亚）、迪内、南派尤特和阿帕奇部落的祖先运输和种植的

红丘花园前保护主任、该研究的主要作者布鲁斯·帕夫利克博士说：“四角土豆、玉米、可可和龙舌兰反映了数千年来人类对景观中植物多样性的重大影响。”

该论文发表在《美国植物学杂志》上

S.jamesii的蛋白质、钙、镁和铁含量是有机红薯的两倍，一个块茎可以在短短四个月内生长出多达600个小块茎。这种营养丰富的作物本应是一种极具价值的贸易产品，在寒冷的冬季至关重要。虽然四角土豆的独特分布让科学家和研究人员感到惊讶，但当地部落成员一直怀疑这一点

失去的姐妹

莫戈隆边缘地区包括亚利桑那州中南部，向东和向北延伸到新墨西哥州的莫戈隆山脉。锯齿状的石灰岩和砂岩悬崖打破了散布在高海拔地形上的黄龙、悬铃木和杜松。S.jamesii广泛分布在林缘地区——这些植物在针叶树林地中茁壮成长，在一棵松冠层下可以生长数千个小块茎。这些“非考古”种群与人工制品缺乏联系，生长得相当大，并且不断分布在栖息地

相比之下，马铃薯的“考古种群”出现在古代居住地300米范围内，往往比该物种的中心分布要小。科罗拉多高原上稀疏、孤立的种群表现出只有人类聚集和运输才能解释的基因组成

为了进行有性繁殖，也就是说，为了创造可行的种子，花朵必须接受来自具有特定、兼容遗传因素的不同植物的花粉。如果没有合适的伴侣，植物会通过从地下茎中发芽来克隆自己，从而产生基因相同的子植物。它的克隆能力使S.jamesii即使在条件远非理想的情况下也能持续存在。它还提供了每个种群起源的遗传标记。这种特征在携带到很少有其他个体的地方的土豆中很常见，并持续了数百代

研究人员从25个四角马铃薯种群的682株单株植物中收集了DNA样本，其中14个种群靠近考古遗址，11个种群来自自然分布的非考古地区。结果表明，遗传多样性最高的S.jamesii种群集中在莫戈隆边缘。相反，来自考古遗址的种群表现出遗传多样性的降低，因为运输的块茎可能只含有可用基因的一小部分

追踪考古种群的起源

作者发现，犹他州南部埃斯卡兰特山谷的S.jamesii种群有两个不同的起源——一个直接来自莫戈隆边缘地区，另一个与熊耳朵、梅萨维德和埃尔莫罗有关。这些考古遗址形成了一条遗传走廊，表明古代人运输了块茎

尽管地理位置相近，但埃斯卡兰特山谷周围的四个考古种群显示出不同的起源。基因特征可能表明，在遥远的过去，人们多次将土豆运送到新的地点，其模式可能与古代贸易路线相对应

Louderback说：“土豆加入了在这片广阔的文化景观中交易的大量商品中。”。“几千年来，西南地区的人们参与了该地区的社交网络、移民和贸易路线。”

很明显，该物种是在远离其自然分布中心的地方运输和生长的。几十年来，美国农业部马铃薯基因库的科学家一直在对四角马铃薯的遗传进行采样，并对地理范围内遗传模式的多样性感到好奇

威斯康星大学麦迪逊分校和美国农业部马铃薯基因库的植物遗传学家、该研究的合著者Alfonso del Rio博士说：“我们过去常常想知道Solanum jamesii的遗传多样性分布模式。”。“我们不清楚人类是否改变了它的范围，但现在我们有证据证实了这一点。”研究人员将四角马铃薯的运输解释为驯化的早期阶段。然而，他们计划分析特定的基因序列，以更多地了解S.jamesii的抗冻性、味道和发芽能力，以及更多，以了解马铃薯是否真的被驯化了

Pavlik说：“我们想研究某些理想性状的特定遗传标记，如块茎大小和抗冻性。”。“土著人完全有可能更喜欢某些特征，从而试图鼓励有利的基因。”