新疆古代核桃基因组揭示胡桃东西方传播史与驯化轨迹

《Cell Reports》：Revisiting the dispersal history of walnut by analyzing the ancient DNA of walnut remains in Xinjiang, China

本研究针对波斯核桃(Juglans regia L.)起源与传播路径争议，通过分析新疆唐代核桃遗存古基因组，开发了二倍体作物古基因组分析框架。研究发现新疆古代核桃呈现中亚与东亚核桃的遗传过渡特征，证实新疆作为核桃传入中国关键枢纽的地位，并发现唐代核桃已具备现代栽培种功能基因型。该研究为作物演化史研究提供了古植物基因组学新范式。

　　

波斯核桃作为重要的经济作物，其起源中心和传播路线一直存在争议。传统观点认为核桃经丝绸之路传入中国，但缺乏直接基因组证据。新疆作为东西方交流枢纽，保存了丰富的古代植物遗存，为研究核桃传播史提供了宝贵材料。

研究团队对新疆两处遗址的核桃遗存进行古DNA分析，包括尉犁县克亚克库都克烽燧（唐代）和沙雅县库木库木克遗址（明清时期）。通过全基因组测序和种群遗传分析，结合181个现代欧亚核桃和15个中国特有铁核桃样本，重建了核桃的遗传演化史。

关键技术方法包括：古DNA提取建库（使用DNeasy Plant Mini Kit改良法）、Illumina NovaSeq6000测序、BWA比对、SNP calling（获得47,537个高质量SNP）、PCA主成分分析、ADMIXTURE种群结构分析、f₃/f₄统计检验，以及功能基因变异分析。

基因组数据

古核桃样本内源DNA含量0.025%-59.62%，平均覆盖度0.0015-13.7671×，片段长度44.16-60.45 bp，符合古DNA特征。损伤模式分析证实数据真实性。

种群遗传结构

PCA分析显示PC1区分J. regia与J. sigillata，PC2反映J. regia内部遗传变异。唐代样本与中亚和新疆现代核桃遗传相近，明清样本与现代新疆栽培种高度相似。

ADMIXTURE分析（K=4）显示欧洲西亚、中亚新疆、中国北方三个J. regia遗传成分，西南中国栽培种存在杂交信号。唐代样本呈现中亚-新疆过渡特征。

f₄统计证实新疆栽培种与野生巩留核桃无基因流，说明栽培种群独立演化。

功能基因变异

基因XP_018805819.1（控制隔膜厚度）在野生型为纯合突变(1/1)，而唐代样本和现代栽培种均为纯合参考型(0/0)，表明关键驯化性状在唐代已固定。

研究证实中亚是核桃驯化中心，新疆作为传播枢纽保存了早期遗传特征。古基因组数据弥补了现代样本的时空局限，为作物传播史研究提供了新范式。该研究发表于《Cell Reports》，展示了古植物基因组学在揭示作物演化历史中的重要作用。