阿拉斯泰尔·李Bitsóí，din<e:1>，在纳瓦霍族的农田中，使用din<e:1>编织的篮子收获四角土豆。来源: Alastair Bitsóí
研究表明，四角马铃薯在历史上由美国西南部的土著群体种植，展现了他们先进的农业技术以及马铃薯在贸易网络中的重要性，显著影响了植物的多样性。
一项研究指出，名为Solanum jamesii的本地马铃薯品种，曾被美国西南部的土著居民运输和种植，成为该地区农业遗产的重要组成部分。这种被称为“失落的姐妹”作物富含营养，能够在短时间内产生数百个块茎，在古代的贸易网络和冬季饮食中扮演了关键角色。
由犹他大学红丘花园和犹他自然历史博物馆(NHMU)主导的一项新研究发现，古代土著居民将这种本地马铃薯品种引入犹他州南部，进一步丰富了美国西南部接触前文化驯化植物的种类。
研究人员通过遗传分析，探讨了四角马铃薯(Solanum jamesii)的块茎是如何被收集、运输和交易的。最近在《美国植物学杂志》上发表的研究结果显示，这种块茎被视为“失落的姐妹”，与玉米、豆类和南瓜共同构成了在该地区复杂地形中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·劳德巴克博士表示。“驯化可以从人们在新环境中收集和重新种植繁殖体开始。”
研究团队从考古遗址附近的现代四角马铃薯种群以及亚利桑那州中部和新墨西哥州莫戈隆环地区的非考古种群中提取了DNA样本。结果显示，马铃薯可能是由现代普韦布洛人（如霍皮人、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>，在纳瓦霍族的农田中与四角土豆。来源: Alastair Lee Bitsóí
文化意义与乐趣法律
“四角土豆、玉米、可可和龙舌兰反映了几千年来人类对植物多样性的深远影响，”红丘花园前保护主任、该研究的主要作者布鲁斯·帕夫利克博士指出。
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，一个块茎在短短四个月内可生长出600个小块茎。这种营养丰富的作物曾是重要的贸易商品，在冬季的艰难时刻至关重要。尽管“四角”马铃薯的独特分布让科学家感到惊讶，但当地部落成员对此早有怀疑。
每个条形图代表特定马铃薯种群的基因组成，并显示基因的来源。图片来源: Pavlik et al. AmJBotany (2024)
“西南部是一个重要但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·霍奇森表示：“古代土著人是知识渊博的农学家，他们适应了当地生态环境，进行了广泛的贸易，并在多种环境中种植植物。这些研究强调了从土著人民的视角和民族志报告中学习的重要性，并应从文化而非‘自然’的角度看待景观和某些植物物种。”
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，在小松树冠下可以生长出成千上万的小块茎。这些“非考古”种群缺乏与人工制品的联系，生长得相当大，并且在整个栖息地中连续分布。
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，通常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通过人类的聚集和运输来解释的基因构成。
“自古以来，四角地区的部落就与食物和生物多样性建立了联系，”纳瓦霍记者阿拉斯泰尔·李Bitsóí（din<e:1>）表示。“我在纳瓦霍族的家庭农场里种植了来自熊耳、大楼梯和梅萨维德地区的土豆，培育出新一代的土豆。就像我的祖先一样，我也是它们运输和种植的传播者。”
为了进行有性繁殖，花必须从另一种具有特定相容遗传因子的植物中获得花粉。没有合适的伴侣，植物会通过地下茎的发芽来克隆自己，产生基因相同的后代。这种克隆能力使詹姆士氏沙门氏菌即使在不理想的条件下也能存活，并提供了每个种群起源的基因印记。这种特征在携带到其他个体很少的地方的土豆中很常见，并且可以持续数百代。
考古相关性与遗传多样性
研究人员从“四角”马铃薯的25个种群中收集了682个单株植物的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。结果显示，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。相对而言，来自考古遗址的种群遗传多样性较低，因为运输的块茎可能只包含一小部分可用基因。
研究者发现，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相关。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送到北方。
尽管地理位置接近，埃斯卡兰特山谷周围的四个考古种群却显示出不同的起源。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。
劳德巴克表示：“土豆是这片广阔文化景观中交易的重要商品之一。”他补充道：“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。”
研究结论与未来方向
可以确认，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，并对其地理范围内的遗传模式多样性表现出浓厚兴趣。
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·里奥博士表示：“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视为驯化的早期阶段，然而，他们计划分析特定的基因序列，以获取更多关于詹姆士氏沙门氏菌的信息。
帕夫利克表示：“我们希望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偏好某些特征，从而试图鼓励有利的基因。”
霍奇森指出：“在我们面临包括粮食安全和水资源可用性等诸多挑战时，龙舌兰、四角土豆及其他驯化物种是干旱地区种植的理想选择。正如这项研究和其他研究所表明的，保护和理解这些植物的分布及其生态和文化作用，需要植物学家、考古学家、联邦机构与土著人民之间的跨学科合作。”
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