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作物驯化历史不清影响其遗传多样性保护与利用。研究人员针对白、黑福尼奥小米（Digitaria exilis 和 D. iburua）开展基因组研究，发现二者独立驯化且无基因流，还揭示其栽培扩张及种群变化。该成果为作物保护和农业发展提供关键信息。
在广袤的非洲大陆，西非地区孕育着独特的农业文明，福尼奥小米（Digitaria exilis 和 D. iburua）便是其中的代表作物。这两种粟类作物，一个颜色较浅被称为白福尼奥小米，另一个颜色深些被叫做黑福尼奥小米，它们在当地农业生产和人们的饮食生活中占据着一定地位。然而，长期以来，关于它们的驯化历史和与野生亲缘种的关系一直是个谜。就像隐藏在古老时光中的谜题，吸引着科研人员去揭开谜底。传统研究方法难以全面深入了解这些作物的遗传奥秘，这限制了对其遗传多样性的有效保护和利用，也不利于推动农业的可持续发展。因此，深入探究福尼奥小米的驯化历史、种群动态等问题迫在眉睫。
来自法国国际农业研究中心（CIRAD）等多个研究机构的研究人员组成科研团队，针对福尼奥小米展开了全面深入的研究。他们通过对大量样本的基因组测序和分析，最终得出一系列重要结论。研究证实白福尼奥小米和黑福尼奥小米是经过两次独立驯化而来，且在驯化过程中没有基因流。同时，研究还揭示了它们的栽培扩张始于公元元年左右，并且发现几个世纪前福尼奥小米的种群规模出现下降。这些研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解福尼奥小米的演化历程和未来发展提供了关键信息，对保护和利用这些作物的遗传多样性、推动农业适应气候变化有着重要意义 。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是基因组测序技术，对 265 份包括栽培种和野生亲缘种的样本进行全基因组测序，获得大量遗传数据；其次是 SNP（单核苷酸多态性，Single Nucleotide Polymorphism）分析技术，通过筛选和分析高质量的 SNP 位点，研究遗传变异和种群结构；最后利用群体遗传学分析方法，如 Treemix、Twisst、fastsimcoal、smc++ 等工具，推断种群间的进化关系、有效种群大小变化等。
下面来看具体的研究结果：
- 基因组多样性和种群结构揭示两个不同的群体：研究人员对 265 个样本进行基因组重测序，得到大量原始数据。经过数据处理，如过滤缺失率较高的位点和个体，最终保留了 1,910,119 个高质量双等位基因 SNP 和 247 个个体用于后续分析。通过分析发现，栽培种的核苷酸多样性（π）低于野生亲缘种，且黑福尼奥小米的遗传多样性高于白福尼奥小米。主成分分析（PCA）和遗传结构分析（sNMF）结果显示，白福尼奥小米与长花马唐（D. longiflora）、黑福尼奥小米与三芒马唐（D. ternata）各自形成两个明显不同的群体，这表明它们在遗传上存在显著差异。
- 独立驯化事件的基因组证据：研究人员运用三种互补方法探究福尼奥小米与其野生亲缘种的进化关系。Treemix 最大似然法分析表明，白福尼奥小米 / 长花马唐和黑福尼奥小米 / 三芒马唐这两对栽培 / 野生种之间存在明显遗传分化，且无基因流；滑动窗口计算邻接子树（Twisst）分析结果也支持这两个野生 / 栽培种对的独特性；基于位点频率谱（SFS，Site Frequency Spectrum）的 fastsimcoal 模型推断，进一步证实了栽培福尼奥小米与其野生亲缘种的分化，且白福尼奥小米与其野生亲缘种的分化时间早于黑福尼奥小米。
- 过去种群大小历史和驯化的相对时间：利用基于顺序马尔可夫凝聚（SMC++，sequentially Markovian coalescent）的方法分析发现，白福尼奥小米的有效种群大小从 2 万多年前开始稳步下降，约 2000 年前达到最小值，之后有所增加，但在 500 - 200 年前又再次下降；黑福尼奥小米的种群数量从约 2 万年前急剧减少，在公元前 3000 年左右达到最小值，之后有效种群大小有较小幅度的增加。综合分析推测，福尼奥小米最初可能在尼日利亚驯化，随后缓慢向西扩散。
在研究结论和讨论部分，此次研究明确了福尼奥小米的独立驯化历史，这为作物保护和改良提供了重要的理论依据。由于两种福尼奥小米具有独特的遗传特征，在制定保护策略和开展育种工作时，需要分别考虑它们的特性，采取针对性措施。研究还发现福尼奥小米种群数量的变化与西非的历史、社会文化因素以及气候变化密切相关。几个世纪前，可能由于社会和农业变革、奴隶贸易加剧以及新的低劳动强度作物引入等因素，导致福尼奥小米种群规模下降。如今，面对气候变化，研究福尼奥小米对环境的适应性具有重要意义，未来研究应聚焦于此，挖掘其适应气候变化的潜力，为保障粮食安全和推动可持续农业发展贡献力量。总之，这项研究为我们深入了解福尼奥小米的演化和发展提供了宝贵信息，为后续的保护和利用工作奠定了坚实基础。
