黄河中下游大豆起源历程中的人工选择

原创中国社会考古学2019.6.24我想分享

大豆是世界上重要的经济作物和粮食作物之一。由于其高蛋白质和高脂肪含量,它是粮食、石油和饲料的来源。在植物分类学上,大豆属包括野生大豆和栽培大豆两种。野生大豆是栽培大豆的近缘野生祖先,主要分布在中国、朝鲜半岛、日本列岛和俄罗斯远东地区。细胞生物学和分子生物学证据都支持野生大豆通过自然和人工选择进化为栽培大豆。

对野生大豆和栽培大豆遗传序列的比较分析表明,大豆的栽培历史非常复杂。黄河中下游地区一直被认为是大豆的发源地之一。最早的大豆属在新石器时代早期(从9000年到7500年前)仍然保留在这里。最晚在龙山时代(45-4000年前),它已经开始从大小到大、小的群体分化,表明野生大豆和栽培大豆共存。

从考古资料看,除了新石器时代早期的碳化大豆遗骸外,还有谷子、苜蓿、水稻等种植作物,与陶器、房屋、灰坑等遗物一起,表明了较为稳定的聚落生活。此时,炭化的大豆遗骸,出土频率较高,推测古人已开始干预野生大豆的生境,并引起早期野生大豆某些特定性状的变化,但并没有体现在大小上。显然,人工栽培初期大豆粒径的变化非常模糊,大粒性状的变化只发生在驯化后期。其他与栽培相关的特征,如豆荚的开裂程度和谷物的硬度,在缺乏古代DNA数据支持的情况下,很难从考古材料中识别出来。

使用QTL和GWAS等技术进行的遗传研究可以探索大豆脂肪和蛋白质含量的变化。就种子本身而言,进化程度低,野生大豆的野生大豆蛋白质含量高。大豆的蛋白质含量与100粒重和脂肪含量呈负相关。随着X-CT高精度无损扫描技术的引入,我们可以仔细观察和测量碳化大豆种子的内部结构。碳化大豆中存在不同的孔结构。这些毛孔能否与种子的组成有关,从而成为大豆起源研究的新突破?

沿着这一思路,山东大学的研究团队使用同步辐射X射线显微镜来测量和重建现代和古代碳化大豆的孔隙结构。实验结果表明,碳化大豆的孔结构独特,与油滴密切相关。油滴沿着子叶流动并聚合成大的油滴。碳化后,大油滴消失,最终在碳化种子内形成孔结构。在测量的蛋白质和脂肪含量的现代样品的三次碳化之后收集的数据显示蛋白质和油的总含量与碳化大豆孔的数量之间的线性对应关系。高油可能会导致形成更小的毛孔;相反,高蛋白质导致更大的毛孔。

曲线代表大豆,曲线上的点代表孔。

如图所示,大豆的含油量趋于随时间增加。三个现代样本和考古样本S1(唐代,西津城)和S4(龙山,集集)被称为第1组,其孔容分布显着高于其他样本。 S2-S3(商代,大新庄),S5-S6(龙山文化,西津城)和S7(后李文化,岳庄),被称为第2组,孔隙体积分布较低。浅色空白区域明显将第1组和第2组分为两个时代。两者之间的时间差距超过2000年(S4除外),油含量增加更多(右曲线更加不同),表明含油量。改善是显而易见的。

大新庄遗址商业化碳化大豆的大小可分为小群和大群,或针对野生种和品种的分化。我们比较了从大新庄遗址出土的大小样品S2和S3,看大豆内部组成的差异与大小之间是否存在对应关系。 S2和S3之间的大小差异是显而易见的。据推测,S2是栽培品种,S3是野生种。从CT扫描结果来看,S3的油含量低于S2,蛋白质含量高于S2。 S2具有比S3更高的油含量和比S3更低的蛋白质含量。该结果支持S2品种和S3作为野生物种的判断。成分分析与尺寸判断结果一致。

样品S5和S6是西晋城遗址的龙山时代的遗迹。这两个人都比较大,甚至比大新庄的尚信样本还要大。根据李伟等人的统计,碳化大豆的长度和宽度值具有很强的线性相关性。因此,长度值是大小的键值。据此,S5个体大于S6。尽管在20-60的范围内没有清楚地区分孔数(横轴),但在序号80之后,S5样品中存在更多的小孔。这意味着S5比S6更油腻。成分分析与尺寸判断的结果一致。此外,最早的后李文化样本S7,其含油量甚至高于现代野生大豆。

这表明,选择在黄河中下游种植大豆的祖先的历史至少发生在7500年前,更倾向于选择脂肪含量高的个体。这一发现弥补了人类对野生大豆的早期干预,这是以前的尺度分析无法观察到的。它还部分回答了李伟等人揭示的日本大豆(5000年前)的出现时间。一个问题。这项研究表明同步辐射X-CT在探索作物驯化方面的巨大潜力。

(作者:山东大学文化遗产研究所)

中国社会科学网 - 中国社会科学学报更多学术信息请关注中国社会科学网官方微信公众号cssn_cn。

本文为第一作者的原创,未经授权不得转载

收集报告投诉

大豆是世界上重要的经济作物和粮食作物之一。由于其高蛋白质和高脂肪含量,它是谷物,油和饲料的来源。在植物分类学中,大豆属包括两种物种,野生大豆和栽培大豆。野生大豆与栽培大豆的野生祖先密切相关,主要分布在中国,朝鲜半岛,日本列岛和俄罗斯远东地区。细胞生物学和分子生物学证据都支持通过自然和人工选择将野生大豆进化为栽培大豆。

野生大豆和栽培大豆的遗传序列的比较分析表明,大豆的栽培历史非常复杂。黄河中下游一直被认为是大豆的起源之一。最早的大豆属仍然存在于新石器时代的早期(从9000年到7500年前)。最近,在龙山时代(45-4000年前),它已经开始从大小到大小群体的区别,这表明野生大豆和栽培大豆共存。

从考古资料来看,除了新石器时代早期碳化大豆的遗存外,还有小米,苜蓿和大米等栽培作物,这些作物与陶器,房屋,灰坑和其他文物一起指向相对稳定的定居生活。此时,碳化大豆仍然存在,发掘的频率很高,据推测古人已开始干预野生大豆的栖息地,并导致早期野生大豆的一些特定性状变化,但未反映出来在大小。显然,人工栽培早期大豆粒径变化非常模糊,大粒性状的变化仅发生在驯化后期。在没有古代DNA数据支持的情况下,难以从考古材料中识别其他与栽培有关的特征,例如豆荚的开裂程度和谷粒的硬度。

使用QTL和GWAS等技术进行的遗传研究可以探索大豆脂肪和蛋白质含量的变化。就种子本身而言,进化程度低,野生大豆的野生大豆蛋白质含量高。大豆的蛋白质含量与100粒重和脂肪含量呈负相关。随着X-CT高精度无损扫描技术的引入,我们可以仔细观察和测量碳化大豆种子的内部结构。碳化大豆中存在不同的孔结构。这些毛孔能否与种子的组成有关,从而成为大豆起源研究的新突破?

沿着这一思路,山东大学的研究团队使用同步辐射X射线显微镜来测量和重建现代和古代碳化大豆的孔隙结构。实验结果表明,碳化大豆的孔结构独特,与油滴密切相关。油滴沿着子叶流动并聚合成大的油滴。碳化后,大油滴消失,最终在碳化种子内形成孔结构。在测量的蛋白质和脂肪含量的现代样品的三次碳化之后收集的数据显示蛋白质和油的总含量与碳化大豆孔的数量之间的线性对应关系。高油可能会导致形成更小的毛孔;相反,高蛋白质导致更大的毛孔。

曲线代表大豆,曲线上的点代表孔。

如图所示,大豆的含油量趋于随时间增加。三个现代样本和考古样本S1(唐代,西津城)和S4(龙山,集集)被称为第1组,其孔容分布显着高于其他样本。 S2-S3(商代,大新庄),S5-S6(龙山文化,西津城)和S7(后李文化,岳庄),被称为第2组,孔隙体积分布较低。浅色空白区域明显将第1组和第2组分为两个时代。两者之间的时间差距超过2000年(S4除外),油含量增加更多(右曲线更加不同),表明含油量。改善是显而易见的。

大新庄遗址商业化碳化大豆的大小可分为小群和大群,或针对野生种和品种的分化。我们比较了从大新庄遗址出土的大小样品S2和S3,看大豆内部组成的差异与大小之间是否存在对应关系。 S2和S3之间的大小差异是显而易见的。据推测,S2是栽培品种,S3是野生种。从CT扫描结果来看,S3的油含量低于S2,蛋白质含量高于S2。 S2具有比S3更高的油含量和比S3更低的蛋白质含量。该结果支持S2品种和S3作为野生物种的判断。成分分析与尺寸判断结果一致。

样品S5和S6是西晋城遗址的龙山时代的遗迹。这两个人都比较大,甚至比大新庄的尚信样本还要大。根据李伟等人的统计,碳化大豆的长度和宽度值具有很强的线性相关性。因此,长度值是大小的键值。据此,S5个体大于S6。尽管在20-60的范围内没有清楚地区分孔数(横轴),但在序号80之后,S5样品中存在更多的小孔。这意味着S5比S6更油腻。成分分析与尺寸判断的结果一致。此外,最早的后李文化样本S7,其含油量甚至高于现代野生大豆。

这表明,选择在黄河中下游种植大豆的祖先的历史至少发生在7500年前,更倾向于选择脂肪含量高的个体。这一发现弥补了人类对野生大豆的早期干预,这是以前的尺度分析无法观察到的。它还部分回答了李伟等人揭示的日本大豆(5000年前)的出现时间。一个问题。这项研究表明同步辐射X-CT在探索作物驯化方面的巨大潜力。

(作者:山东大学文化遗产研究所)

如需更多学术信息,请关注中国社会科学网的官方微信公众号cssn_cn。

本文最初由第1点作者撰写,未经授权不得转载。

http://balltj-tc.cn