正如预期的那样酿酒葡萄被发现具有很高的有害遗传负担

中国农业科学院的研究人员已将机器学习应用于野生和家养欧洲葡萄的基因序列数据。在发表于《美国国家科学院院刊》的“葡萄驯化中的适应性和适应不良基因渗入”研究中，研究人员调查了驯化葡萄与其欧洲野生近缘种之间的遗传杂交历史，将起源追溯到酿酒葡萄的单一驯化事件。

根据研究作者的说法，驯化的葡萄藤大约在3000年前传播到欧洲。考古证据表明，葡萄藤的首次驯化可追溯到公元前5,900年左右，当时在南高加索、北部新月沃地和黎凡特繁殖樟子松品种。

驯化后，葡萄遍布整个地中海世界，多样化为许多适合当地的品种。在过去的3,000年里，葡萄树在欧洲建立起来，进口品种在那里与遗传上不同的野生樟子松种群接触。

酿酒葡萄中与芳香化合物合成相关的某些基因区域在野生版本中得到了富集，这表明欧洲野生葡萄一直是改善酿酒葡萄风味的重要资源。

该团队从305个样本中收集了现有的测序数据，并使用IlluminaHiSeq4000平台对来自加利福尼亚州戴维斯的美国农业部葡萄种质资源库的40个样本进行了测序。合并后的系列涵盖了广泛的全球野生和栽培葡萄分布范围。

基于机器学习的种群遗传分析发现了葡萄树单一驯化事件的证据，随后在过去约2,000年里欧洲野生葡萄(EU)和栽培葡萄之间持续发生基因流动。

在整个杂交事件和有意育种改进过程中，引入的遗传片段具有更高的有害负担，其中大多数有害单核苷酸多态性(SNP)和结构变异隐藏在杂合状态中。

作者认为，杂交的有益效果会带来潜在成本，因为某些区域的已知有害变异数量增加。识别有益和有害的变异可能是更基于基因组的葡萄育种策略的重要因素。

有多有害?

有害负担的建议是基于不是特别有利的DNA片段，通常是非编码的，并且通常是通过自然选择在野生植物中消除的东西。

值得指出的是，任何驯化植物品种都存在有害负担：马铃薯、西红柿、水稻、大豆和玉米都有许多额外的基因组成分，自然选择并没有因为人类育种而去除这些成分。虽然有可能设计植物基因组以减少有害负担，但尚不清楚这是否会对所得植物产生任何积极影响，因为这些区域通常不活跃。

拥有对任何生物体功能都不重要的区域甚至可能是一种优势。如果关键基因发生随机突变，下游效应将对生物体有害。如果相同的随机突变发生在有害的负担基因中，那么结果对生物体的危害就会较小。大约98%的人类基因组是非编码的，虽然并非所有的“垃圾DNA”都是完全无用的，但它是一个舒适的缓冲区，可以抵御改变编码基因的随机突变的真正有害影响。

该研究还考察了鲜食葡萄。这些品种被发现具有低100倍的杂交事件，这表明虽然酿酒葡萄经过了密集的作物改良，但鲜食葡萄一直是完美的。