阿拉斯泰尔·李Bitsóí， din<e:1>，在纳瓦霍族的农场里，用din<e:1>篮子收获四角土豆。来源:Alastair Bitsóí
研究有限公司证实四角马铃薯历史上是由西南地区的土著群体种植的，显示出先进的农业技术和马铃薯在贸易网络中的作用，显著影响了植物多样性。
一项研究表明，一种本地马铃薯物种，Solanum jamesii，在历史上被美国西南部的土著居民运输和种植为该地区的农业遗产做出贡献。这种“失落的姐妹”作物富含营养，能够快速生产数百个块茎，在古代贸易网络和冬季饮食中发挥了至关重要的作用。
由犹他大学红丘花园和犹他自然历史博物馆(NHMU)领导的一项新研究表明，古代土著居民将一种本地马铃薯物种带到犹他州南部，扩大了美国西南部通过接触前文化驯化的植物物种名单
研究人员利用遗传分析来确定四角马铃薯(Solanum jamesii)的块茎是如何以及在何处被收集、运输和交易的。最近发表在《美国植物学杂志》上的详细研究结果表明，块茎是一个“失落的姐妹”，加入了玉米、豆类和南瓜——通常被称为“三姐妹”——作为在该地区具有挑战性的地形上成功种植的主要作物。
龙葵植物，四角土豆。图片来源:Tim Lee/NHMU
关于早期驯化的见解
“运输是将本地植物驯化为作物的早期关键步骤之一，”犹他大学人类学副教授、NHMU考古学馆长利斯贝丝·劳德巴克博士说。“驯化可以从人们在一个新的地方收集和重新种植繁殖体开始。”
研究人员从考古遗址附近的现代四角马铃薯种群和亚利桑那州中部和新墨西哥州莫戈隆环地区马铃薯自然范围内的非考古种群中收集了DNA样本。研究结果表明，马铃薯可能是由现代普韦布洛人(霍皮人、祖尼人、特瓦人、齐亚人)、迪奈尔人、南派尤特人和阿帕奇部落的祖先运输和种植的。
阿拉斯泰尔·李Bitsóí， din<e:1>，在纳瓦霍族的农场和四角土豆。来源:Alastair Lee Bitsóí
乐趣法律和文化意义
“四角土豆，以及玉米、可可和龙舌兰，反映了几千年来人类对景观中植物多样性的重大影响，”红丘花园前保护主任、该研究的主要作者布鲁斯·帕夫利克博士说。
詹姆斯氏芽孢杆菌的蛋白质、钙、镁和铁含量是有机红薯的两倍，一个块茎可以在短短四个月内长出600个小块茎。这种营养丰富的作物本来是一种价值很高的贸易商品，在冬季的贫瘠月份至关重要。虽然“四角”马铃薯的独特分布让科学家和研究人员感到惊讶，但当地部落成员一直怀疑这一点。
每个条形图代表了给定马铃薯种群的基因组成，并显示了基因的来源。图片来源:Pavlik et al。AmJBotany (2024)
“西南部是一个重要的、被忽视的次要驯化地区。沙漠植物园的植物标本馆馆长和研究植物学家温迪·霍奇森说:“古代土著人是知识渊博的农学家，他们适应了当地的生态环境，进行了广泛的贸易，并在许多不同的环境中种植植物。”“这些研究强调需要从土著人民的观点、民族志报告中学习，并从文化而不是‘自然’的角度来看待景观和一些植物物种。”
遗传多样性与植物分布
莫高伦环区包括亚利桑那州中南部，向东和向北延伸至新墨西哥州的莫高伦山脉。锯齿状的石灰岩和砂岩悬崖将散布在高海拔地区的黄松、小松和杜松分开。詹姆斯松广泛分布在周边地区——这种植物在针叶林中茁壮成长，在一个小松树冠下可以生长成千上万的小块茎。这些“非考古”种群缺乏与人工制品的联系，生长得相当大，并且连续分布在整个栖息地。
相比之下，马铃薯的“考古种群”出现在距离古代居住地300米的范围内，往往比该物种的中心分布要小。科罗拉多高原上稀疏、孤立的种群表现出一种只能用人类的聚集和运输来解释的基因构成。
“从远古时代起，四角地区的部落就与食物和景观生物多样性建立了联系，”种植和报道四角土豆的纳瓦霍记者阿拉斯泰尔·李Bitsóí (din
为了有性繁殖，也就是创造出可存活的种子，花必须从另一种具有特定的、相容的遗传因子的植物那里获得花粉。没有合适的伴侣，植物会通过地下茎的发芽来克隆自己，创造出基因相同的子代植物。它的克隆能力使詹姆士氏沙门氏菌即使在条件远非理想的情况下也能存活。它还提供了一个基因印记，标志着每个种群的起源。这种特征在携带到其他个体很少的地方的土豆中很常见，并且会持续数百代。
考古相关性和遗传多样性
研究人员从“四角”马铃薯的25个种群的682个单株植物中收集了DNA样本，其中14个种群位于考古遗址附近，11个来自其自然分布的非考古地区。结果表明，詹姆士氏球菌的遗传多样性最丰富的种群集中在莫高伦边缘地区。相反，来自考古遗址的种群表现出较少的遗传多样性，因为运输的块茎可能只包含一小部分可用基因。
作者发现，犹他州南部埃斯卡兰特山谷的S. jamesii种群有两个不同的起源——一个直接来自莫高伦边缘地区，另一个与熊耳、梅萨维德和埃尔莫罗有关。这些考古遗址形成了一条遗传走廊，表明古人将块茎从南方运到北方。
尽管地理位置接近，但埃斯卡兰特山谷周围的四个考古种群显示出不同的起源。基因特征可能表明，在遥远的过去，人们以一种可能与古代贸易路线相对应的模式，多次将土豆运送到新的地方。
劳德巴克说:“土豆是在这片广阔的文化景观中进行交易的大量商品之一。”“几千年来，西南地区的人们参与了该地区的社交网络、移民和贸易路线。”
有限公司结论及未来研究方向
可以确定的是，这个物种已经被运输到远离其自然分布中心的地方。美国农业部马铃薯基因库的科学家们几十年来一直在对四角马铃薯的基因进行采样，并对地理范围内遗传模式的多样性很感兴趣。
威斯康星大学麦迪逊分校和美国农业部马铃薯基因库的植物遗传学家、该研究的合著者阿方索·德尔·里奥博士说:“我们过去常常想知道詹姆斯茄的遗传多样性分布模式。”“我们不清楚人类是否改变了它的活动范围，但现在我们有证据证实了这一点。”
研究人员将四角马铃薯的运输解释为驯化的早期阶段，然而，他们计划分析特定的基因序列，以了解更多关于詹姆士氏沙门氏菌的信息。
帕夫利克说:“我们想研究一些特定的遗传标记，以确定某些理想的性状，如味道、块茎大小和抗冻性。”“完全有可能土著居民更喜欢某些特征，从而试图鼓励有利的基因。”
霍奇森说:“在我们面临包括粮食安全和水资源可用性在内的许多挑战的时候，龙舌兰、四角土豆和其他驯化物种是干旱土地种植的绝佳候选者。正如这项研究和其他研究所表明的那样，保护和了解这些植物的分布，以及它们的生态和文化作用，需要植物学家、考古学家、联邦机构和土著人民之间的跨学科合作。”
参考文献:“考古遗址中詹姆斯茄种群中人为始祖效应的证据:II。基因测序确定了美国西南部的古代运输”，Bruce M. Pavlik, Alfonso del Rio, John Bamberg和Lisbeth A. Louderback, 2024年7月11日，《美国植物学杂志》。DOI: 10.1002 / ajb2.16365
