Truy dấu cây ngô hiện đại từ quá trình lai 5.000 năm trước ở Mexico

Ngô là một trong những cây lương thực được trồng trọt lớn nhất thế giới. Nó thường được dùng làm thức ăn cho người và vật nuôi và có ý nghĩa văn hóa lớn, đặc biệt với những người dân Mỹ bản địa. Tuy nhiên bất chấp tầm quan trọng đó, nguồn gốc của ngô vẫn là một chủ đề tranh cãi kịch liệt trong hơn một thế kỷ.

Hiện tại một nghiên cứu mới, được xuất bản trên tạp chí Science 1, đã chứng tỏ các giống ngô hiện đại đều là hậu duệ của một cuộc hôn phối được tạo ra từ hơn 5.000 năm trước ở Trung Mexico, hàng ngàn năm sau khi ngô được thuần hóa lần đầu tiên.

Công trình này chỉ dấu cả việc cải thiện một trong những cây lương tự quan trọng bậc nhất thế giới và đem lại hiểu biết về lịch sử con người và cây trồng của họ ảnh hưởng đến nhau như thế nào.

“Đó là một mô hình mới cho truy tìm nguồn gốc và sự lan tỏa của ngô và cách nó trở thành một nguồn ngũ cốc chủ yếu khắp châu Mỹ như thế nào”, theo Jeffrey Ross-Ibarra, giáo sư Khoa Tiến hóa và Sinh thái tại trường đại học California, Davis và là tác giả chính của nghiên cứu.

Trong vài thập kỷ trở lại đây, người ta đã nhất trí là cây ngô (Zea mays) đã được thuần hóa từ một loài cỏ hoang dại – được gọi là teosinte – ở vùng đất thấp ở Tây Nam Mexico khoảng 9.000 đến 10.000 năm trước. Ngô không chỉ là một nguồn ngũ cốc cho các chế độ ăn khác nhau trên toàn cầu mà còn được chế biến thành đường ngô, nhiên liệu ethanol và các sản phẩm thiết yếu khác.

Gần đây, điều này trở nên rõ ràng hơn là hệ gene của ngô hiện đại chứa một lượng lớn DNA từ một loài teosinte thứ hai có mặt trên các vùng cao nguyên ở Trung Mexico.

Ross-Ibarra và các cộng sự ở Mỹ, Trung Quốc và Mexico đã phân tích các hệ gene của hơn 1000 mẫu ngô và các cây dại họ hàng này. Họ tìm ra hơn 20% hệ gene của tất cả các loại ngô trên toàn thế giới đều từ loài teosinte thứ hai trên cao nguyên.

Mô hình mới cho sự phát tán của ngô

Các phát hiện mới đề xuất là dù ngô đã được thuần hóa khoảng 10.000 năm trước, thì ít nhất cho đến thời điểm cách đây khoảng 4.000 năm, khi có sự lai giống với giống teosinte cao nguyên, ngô mới thực sự trở thành một loài cây được trồng trọt phổ biến và trở thành nguồn cung lương thực quan trọng. Bằng chứng khảo cổ về tầm quan trọng ngày một gia tăng của ngô trong cùng thời gian cũng hỗ trợ cho nhận định này.

Vụ mùa mới đã được nhân giống rất nhanh thông qua những người Mỹ bản địa và sau đó có mặt trên toàn thế giới. Ngày nay, hơn 1,2 tỉ tấn ngô được khai thác hằng năm trên toàn cầu.

Cuộc truy tìm để trả lời câu hỏi tại sao loài teosinte cao nguyên lại cho phép ngô trở thành một cây lương thực vẫn còn đang được nghiên cứu, Ross-Ibarra nói. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy những gene liên quan đến kích thước lõi ngô – có lẽ nó như một tiềm năng gia tăng sản lượng mùa vụ – và thời điểm ra hoa, yếu tố giúp cho ngô, một cây trồng nhiệt đới, có thể sống sót và tăng trưởng ở những nơi có vĩ độ cao hơn trong thời gian dài hơn.

Sự lai tạo có thể mang đến “một sức sống lai”, nơi một cơ thể lai giàu sức sống hơn các bậc cha mẹ của chúng. Các nhà nghiên cứu quan sát các mảnh của bộ gene từ loài teosinte ở cao nguyên chứa ít đột biến có hại hơn những phần còn lại của bộ gene.

Trong khi cuộc lai tạo ban đầu có thể là một tình cờ thì dường như các nông dân bản địa đã ghi nhận được lợi thế lai và chủ động đem lại những tính năng mà biến thể mới từ ngô cao nguyên, Ross-Ibarra nói.

Ngay cả hôm nay, ông nói, “Nếu bạn nói với những người nông dân Mexico, một số người sẽ nói với bạn là việc để những cây ngô dại gần cánh đồng ngô sẽ khiến vụ mùa của họ bội thu hơn”.

Tiếp theo, một nhóm nghiên cứu do Ross-Ibarra dẫn dắt với giáo sư Graham Coop tại UC Davis, nhà khảo cổ học tại UC Santa Barbara và các nhà di truyền học tại trường đại học Các khoa học Nông nghiệp Thụy Điển sẽ nghiên cứu về quá trình đồng tiến hóa của người với ngô ở Mỹ. Họ sẽ sử dụng di truyền học để nhìn vào cách con người và ngô lan rộng khắp châu Mỹ và cách các quần thể ngô và người cùng phát triển và thu hẹp lại khi hai bên tương tác với nhau.

“Chúng tôi sẽ tích hợp cả dữ liệu di truyền người, di truyền của ngô và dữ liệu khảo cổ học trong một nỗ lực để trả lời nhiều câu hỏi khác đang dấy lên bằng mô hình mới về nguồn gốc của ngô”, Ross-Ibarra nói.

Anh Vũ tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2023-11-modern-maize-hybrid-years-mexico.html

https://www.science.org/content/article/scientists-thought-they-understood-maizes-origins-they-were-missing-something-big

—————————————

1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8940

Tác giả