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什么银杉aDNA可以告诉我们新石器时代的森林

2019-06-24 08:36:47 • 来源：

一种新技术可以经济有效地分析化石植物和动物遗骸中的遗传物质。来自瑞士联邦森林，雪地和景观研究所WSL以及洛桑和伯尔尼大学的研究人员利用这种技术检测了提契诺州湖泊沉积物中发现的银杉针的DNA。他们找到了森林如何对农业的出现做出反应的线索。

什么银杉aDNA可以告诉我们新石器时代的森林

新工艺利用DNA技术的最新进展，从史前植物和动物中分离出古DNA(aDNA)。然而，迄今为止使用的技术是昂贵的。洛桑大学生态与进化系教授纳迪尔·阿尔瓦雷斯说：“由于人口遗传学家经常需要几十个样本来做出可靠的陈述，许多研究思路目前在经济上并不可行。”

由Alvarez和他的同事Christoph Sperisen(WSL的人口遗传学家)领导的研究小组，Willy Tinner(伯尔尼大学古生物学教授)和Sarah Schmid(洛桑大学的生物学家)现在开发了一个成本 - 有效的替代品，并在提契诺州的Origlio湖中发现了亚化石银冷杉针的潜力。该团队在研究期刊“生态学与进化方法”中展示了这一结果。

在大海捞针

使用亚化石遗传物质是一项挑战。“aDNA经常被碎片化，受到化学损伤，并被细菌和真菌的遗传物质污染，”Sperisen解释说。“例如，在湖泊沉积物中收集的样本中，只有每百分之一的DNA分子来自银杉。”因此，提取DNA就像在大海捞针一样。

到目前为止，研究人员已经通过将DNA序列的化学制造对应物引入样品溶液中来提取DNA，因为DNA由两条链组成，其中构建块的几乎镜像序列相互连接。微小的金属珠附着在制造的DNA上。一旦人工DNA与aDNA结合，就可以用磁铁提取整个结构。

然而，高达90%以上的植物和动物DNA由没有已知功能的部分组成，例如大多数空白页的食谱。的新技术，hyRAD-X，不分析整个DNA链而是专门使用被表达的基因组中的分数(即，包含用于构建一个蛋白质的指令的段)。这些部分还使用酶产生，这种创新将aDNA分析的成本降低了十倍。由于每一滴灰尘都含有外来DNA，这项工作必须在洁净室内进行，就像WSL新的国家植物保护实验室一样。

Origlio湖的石器时代森林

研究人员利用这项新技术研究了在Origlio湖农业出现之前和期间银白种的遗传多样性。古植物学家Tinner研究了湖泊沉积物的核心，发现了木炭沉积物以及谷物花粉和侵入性杂草，指出了7,500至5000年前人们为了耕地和牧场而焚烧森林的第一次农业活动。在全新世的下半部分，这使得所有提契诺州热爱的银杉站立不堪一遇;栗树现在在他们的地方生长。

The results show that the silver fir stand (and thus its genetic diversity) shrank with the dawn of agriculture and recovered around 6,200 years ago. "DNA comparisons of silver firs of varying ages show that the domestic stand genetically regenerated itself afresh without involving silver firs from other regions," says Sperisen.

遗传多样性是决定人口应对环境变化能力的关键。例如，高遗传多样性增加了适应更干燥气候的机会。了解以前从人类干预中遗传恢复的生态系统如何表明它们如何应对全球气候变化以及当前土地使用方式的变化。因此，研究人员现在希望在其他化石植物样本上使用hyRAD-X技术，以澄清，例如，在提契诺州，已经灭绝，热爱的银杉具有特定的遗传特性，这些遗传特性在较温暖的气候中可能非常重要。

2015年，WSL开设了一个洁净室，研究人员在超压下工作，防止花粉，灰尘或任何其他杂质进入实验室。人口遗传学家使用来自植物和动物的亚化石材料来分析DNA，从而深入了解过去的生态系统。在洁净室坐落在国家植物保护实验室，这是由WSL连同瑞士联邦办公室建成为环境FOEN和联邦农业办公室FOAG。

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