《Nature Communications》：Ancient DNA reveals 4000 years of grapevine diversity, viticulture and clonal propagation in France
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本研究通过古DNA全基因组测序，分析了49个跨越青铜时代至中世纪、主要来自法国的考古葡萄籽，揭示了近4000年来葡萄遗传多样性与栽培实践的演化轨迹。研究明确了青铜时代法国本土野生葡萄的遗传构成，追溯了约公元前625-500年驯化葡萄的早期利用，并揭示了罗马时期来自伊比利亚、巴尔干、黎凡特及高加索地区驯化品种的长距离交流证据。研究首次提供了从中铁器时代就已出现的营养繁殖（克隆繁殖）的直接遗传证据，并惊人地发现一个来自瓦朗谢讷的中世纪样本与现代‘黑比诺’（Pinot Noir）遗传完全相同，证明了该标志性品种近600年的克隆连续性。此项研究为理解塑造法国现代酿酒葡萄品种格局的多样遗传谱系的引入、整合与传播提供了关键见解。
葡萄酒在法国的文化与经济生活中扮演着核心角色，其生产历史深厚。然而，关于法国早期酿酒栽培的生物学基础，特别是古代葡萄的多样性、生物学特征以及中世纪以前所产葡萄酒的性质，许多根本问题仍未得到解答。长期以来，我们对古代酿酒栽培的认识很大程度上依赖于零散且常有偏见的历史文献，这些文献多出自精英城市中心而非农业产区。此外，现今或历史的类比常被用来推断更深层考古记录中特定栽培实践的存在，但这些类比的可靠性尚未得到检验。尽管考古学，尤其是结合了古基因组学的研究，在重建法国酿酒栽培和葡萄驯化历史方面取得了显著进展，但对于在近代葡萄品种分类系统出现之前、塑造了地区品种特性的栽培实践（包括营养繁殖的作用），我们依然知之甚少。因此，聚焦于古代植物遗存的考古植物学方法，成为了追溯酿酒栽培起源与演化的金标准。
为了深入探索这些问题，一个国际研究团队在《Nature Communications》上发表了他们的最新成果。他们对54个考古葡萄籽进行了尖端的古DNA研究，分析了其全基因组变异，其中49个为新测序样本，主要来自法国及邻近的地中海地区。这些样本时间跨度从青铜时代（公元前2300-2000年）到中世纪晚期（公元1400-1500年），使研究者能够追溯约4000年间直至今日的葡萄遗传演化历程。
为开展此项研究，研究人员运用了几个关键技术方法。首先，他们从20个考古遗址的水渍环境中收集了49颗保存完好的考古葡萄籽，样本覆盖法国全境及伊维萨岛，时间从青铜时代跨越至中世纪。其次，在专业古DNA实验室内对样本进行DNA提取，并构建双链平末端DNA文库，随后利用Illumina平台进行鸟枪法全基因组测序。接着，使用生物信息学流程对测序数据进行处理，包括接头修剪、比对到葡萄参考基因组，并进行质量过滤。最后，他们构建了包含古今葡萄基因组的大型数据集，利用群体遗传学方法（如主成分分析PCA、ADMIXTURE分析、qpADM建模）和亲缘关系检测工具READv2，深入分析了古代葡萄的遗传结构、祖源成分、基因交流以及克隆繁殖的证据。
研究结果
基因组测序
研究成功对49颗考古葡萄籽进行了全基因组测序，这些样本主要来自法国，时间范围从青铜时代一直延续到中世纪晚期。测序数据显示出典型的古DNA损伤特征，证实了数据的真实性。通过与已发表的古代及现代葡萄基因组数据合并分析，最终获得了包含超过100万个单核苷酸多态性位点的数据集，用于后续的群体遗传分析。
酿酒栽培实践的出现与发展
通过主成分分析、系统发育关系分析和ADMIXTURE遗传祖源分析，研究人员揭示了古代葡萄遗传构成的动态变化。
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青铜时代与野生谱系：青铜时代的样本显示出与当今西欧野生葡萄（特别是Syl-W2谱系）密切的遗传亲和性，表明早在公元前2300-2000年，法国本土的野生葡萄遗传谱系就已经确立，并且在超过4000年的酿酒栽培历史中，基本未受驯化品种的基因渗入影响。
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铁器时代与驯化品种的引入：研究发现了迄今为止最早的、遗传成分完全属于驯化葡萄的样本，可追溯到公元前625-500年。这表明驯化葡萄在法国南部的利用至少始于这个时期。同时期的遗址中还发现了具有混合遗传背景的样本，包含了来自黎凡特、西南亚、巴尔干和伊比利亚等地驯化品种的遗传成分，表明铁器时代法国南部的酿酒栽培实践已经整合了多样的外来栽培品种，并存在与本地野生葡萄的基因交流。
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罗马时期的遗传多样化：罗马时期，葡萄的遗传组成变得显著多样化。样本中普遍存在与现代法国（CG6）和西班牙（CG5）品种相关的祖源。此外，还检测到来自黎凡特、高加索地区的野生和驯化谱系的遗传贡献。这表明罗马时期存在着持续的长距离交流，来自东方地区的葡萄材料被成功引入并整合到高卢地区的本地酿酒栽培体系中。
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中世纪时期的延续：中世纪葡萄的遗传组成与罗马时期相似，以CG6和CG5谱系为主，但同时仍可检测到来自东方谱系的影响。值得注意的是，在法国北部的瓦朗谢讷发现了遗传成分主要源自CG6谱系的样本。
营养繁殖
为了探究营养繁殖（克隆繁殖）的出现与范围，研究人员使用READv2方法在数据集中寻找遗传相同或密切相关的样本。
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跨时空的克隆证据：研究发现了令人惊讶的遗传同一克隆存在于不同的考古遗址和时期。例如，在铁器时代的圣马克西曼（公元前625-500年）和马赛（公元前500-400年）遗址中发现了相同的克隆。在罗马时期，阿尔萨斯地区的霍尔堡-维尔遗址（公元0-50年）的样本与南部法国马盖格（公元0-200年）和瓦勒罗（公元100-200年）遗址的样本遗传相同。甚至还发现了跨越千年的克隆连续性，例如罗马时期利摩日（公元170-240年）的样本与中世纪瓦朗谢讷（公元1100-1200年）的样本遗传相同。这些发现表明，至少从铁器时代中期开始，营养繁殖已成为葡萄栽培中广泛且稳定的实践，某些葡萄克隆系能够持续存在超过一千年。
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与现代品种的直接联系：最引人注目的发现是，两个中世纪样本被证实与现代栽培品种遗传完全相同。来自中世纪伊维萨岛（公元1027-1160年）的样本与现今仍在葡萄牙种植的白葡萄品种‘Folha de Figueira’匹配。而来自中世纪瓦朗谢讷（公元1400-1500年）的样本则与全球知名的红葡萄品种‘黑比诺’（Pinot Noir）遗传完全相同。这证明‘黑比诺’这一对全球葡萄酒产业至关重要的品种，其遗传型至少在15世纪末之前就已完全确立。
研究结论与意义
这项研究通过古DNA全基因组测序，极大地增进了我们对法国近4000年来葡萄遗传多样性与栽培实践演化的理解。它将葡萄驯化品种在法国出现的时间明确到铁器时代（约公元前625-500年），支持了酿酒栽培随希腊殖民者引入的观点。研究揭示了从铁器时代到罗马时期，法国葡萄遗传构成的动态变化，包括本地野生谱系的持续存在、多种外来驯化谱系的引入与整合，以及野生与驯化品种之间的基因交流。这些发现描绘出一幅由动态的栽培实践和交流网络所塑造的古代酿酒栽培遗传图景。
最重要的发现之一是提供了营养繁殖（克隆繁殖）早在铁器时代就已出现并广泛应用的直接遗传证据。跨越数百公里乃至千年的相同克隆的发现，证明了古代酿酒者通过扦插等方式刻意保持优良品种特性的实践。而中世纪样本与现代‘黑比诺’的遗传同一性，以及此前研究发现的与‘萨瓦涅’（Savagnin Blanc）的关联，不仅证明了特定克隆系非凡的 longevity（长寿性），也凸显了它们在现代酿酒栽培形成过程中的奠基性作用。‘黑比诺’作为当今全球种植最广的品种之一，以及众多现代品种的亲本，其悠久历史的确认具有重大文化和技术意义。
总之，这项研究追溯了塑造法国现代酿酒葡萄品种格局的多样遗传谱系的引入、整合与传播，强调了克隆繁殖在保障理想性状世代传承中的核心作用。所建立的古代基因组集合为未来探究与全球葡萄酒产业息息相关的葡萄谱系的起源与历史轨迹奠定了宝贵基础，并有望通过基因型插补等技术，进一步揭示与农艺、感官特性相关的表型性状演化，以及古代葡萄对当地气候条件的适应历史。
