Nyt DNA-studie afslører udviklingshistorien for en af verdens vigtigste afgrøder – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

SNM > Nyheder > Alle nyheder > Majs - vigtigste afgrøder

18. november 2016

Nyt DNA-studie afslører udviklingshistorien for en af verdens vigtigste afgrøder

domesticering

Majs er en af de vigtigste og mest udbredte afgrøder i verden, som mennesker har nydt godt af gennem årtusinder. I dag ser majsplanten imidlertid markant anderledes ud, end da den blev optaget som afgrøde for ca. 10.000 år siden. Et nyt forskningsstudie, der har kortlagt arvemassen af en 5.310 år gammel majskolbe, kaster nu nyt lys over majsens udviklingshistorie. Den gamle majskolbe er særligt interessant, fordi den kan placeres cirka halvvejs mellem den tidlige domesticering af majs og nutidens majs. Genanalysen afslører, at allerede på dette tidspunkt var mange vigtige gener blevet påvirket af den menneskelige selektion, bl.a. fraværet af en hård frøskal og ændret blomstringstid. Andre egenskaber var derimod endnu ikke under selektion, bl.a. sukkerindholdet i kernerne og ganske overraskende et gen, der er relateret til kernernes spredning fra planten. Bag studiet står postdoc Nathan Wales og ph.d.-studerende Jazmín Ramos Madrigal fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet. Resultaterne er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Current Biology.

Forskere har længe debatteret, hvordan og hvorfor mennesker i sin tid begyndte at domesticere majs, fordi majsens vildtlevende stamfar, teosinte, giver forbavsende lidt næring. Hver teosinte producerer i blomsterstand kun mellem 5 og 12 kerner, og hver kerne er omgivet af en hård skal, der skal fjernes, før den kan spises.

DNA fra denne 5310 år gamle majskolbe kaster nu nyt lys over majsens udviklingshistorie. Foto: Bruce Smith.

DNA fra denne 5310 år gamle majskolbe kaster nu nyt lys over majsens udviklingshistorie. Foto: Bruce Smith.

Med undersøgelsen af den 5.310 år gammel majskolbe fra Tehuacán Valley i Mexico kan vi nu få svar på en del af disse spørgsmål.

- Vores studie er et genetisk vindue til fortiden, siger postdoc Nathan Wales, som har udført forskningsstudiet i samarbejde med kollegaen, ph-d.-studerende Jazmín Ramos Madrigal, begge fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet.

Jazmín Ramos tilføjer:

- Ved at studere denne majskolbes genetiske historie, er det nu muligt for os at udlede, hvordan folk anvendte denne afgrøde i fortiden, herunder selektion efter bestemte egenskaber på forskellige tidspunkter i historien.

Studiet viser først og fremmest, at den gamle majskolbe genetisk befinder sig midtimellem teosinte og moderne majs.

En halv-moderne majs

En detaljeret genanalyse af den gamle majskolbe viser, at mange vigtige gener allerede var blevet påvirket gennem den menneskelige selektion, bl.a. fraværet af en hård frøskal og ændringer i blomstringstid.

Majsens udvikling fra vilde teosinte-kerner (nederst) til forskellige variationer af domesticerede majs (i midten) til moderne, kommercielle majs (øverst). Photo: Thomas Kono.

Majsens udvikling fra vilde teosinte-kerner (nederst) til forskellige variationer af domesticerede majs (i midten) til moderne, kommercielle majs (øverst). Photo: Thomas Kono.

Andre egenskaber var endnu ikke påvirket af selektionen, bl.a. kernernes sukkerindhold og ganske overraskende et gen, der er relateret til kernernes spredning fra planten.

Nathan Wales forklarer:

- Vilde planter er genetisk kodet til at frigive deres frø på det helt rette tidspunkt. Anderledes er det for domesticerede afgrøder, som er blevet modificeret til at fastholde deres frø, så de lettere kan blive høstet og indsamlet på marken. Her overraskede det os, at den gamle majskoble er udstyret med et forfader-gen, hvilket tilskynder til yderligere forskning på området.

Fra en snack til et rigtigt måltid

Arkæologiske beviser tyder på, at de mennesker, der plantede og spiste majs 5.000 år siden, sandsynligvis levede i små grupper bestående af et par dusin mennesker fra storfamilier.

- Dette kan være en forklaring på, hvorfor den gamle majskolbe fra Tehuacan Valley morfologisk og genetisk er så forskellig fra moderne majs, siger Jazmín Ramos Madrigal og fortsætter:

- I modsætning til moderne landmænd rejste folk dengang rundt i landet afhængig af sæsonen og spiste primært vilde planter og dyr, mens de supplerede deres kost med domesticerede afgrøder. Det var først på et senere tidspunkt med større befolkningsgrupper og socialt lagdelte samfund, at majs blev en basisfødevare. Eksempelvis i forbindelse med Olmekerne (~ 1200 f.Kr.) eller Mayaerne (200 f.kr. - 1000 e.Kr.), hvis samfund krævede mere pålidelige og forudsigelige fødekilder til deres byer, og det er formentlig på det tidspunkt, majsplanten har gennemgået yderligere selektion for vigtige egenskaber.

Tidslinje

   
1.350–1.521 e.Kr.
Aztekerriget opstår og falder senere pga. Spansk erobring

450 e.Kr.
Storbyen Tenochtitlan på sit højdepunkt i det centrale Mexico

200–1000 e.Kr.
Maya-bystater dominerer det sydøstlige Mexico og Yucatán

1.800 f.Kr – 200 e.Kr.
Olmec-civilisationen i Guatemala og det sydlige Mexico

1.900 f.Kr
Landsbyboere burger keramik i Mesoamerika

3.100 f.Kr
Tehuacán 162 majskolber vokser og er opsamlet

4.000 f.Kr
Mennesker spreder majs fra lavlandet til de højere stigninger i det centrale Mexico

8.000–4.000 f.Kr
Majs er domesticeret i Balsas floddalen i det syd-centrale Mexico

12.000 f.Kr
Palæoindianske befolkninger i nutidens Mexico jager store pattedyrarter

14.000 f.Kr
De første mennesker kommer til Nordamerika fra Asien via Bering-landbroen