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一骑红尘妃子笑,荔枝究竟从哪来?

一骑红尘妃子笑,荔枝究竟从哪来?

2022年01月14日 09:01 来源:科技日报参与互动参与互动

  一骑红尘妃子笑,荔枝究竟从哪来?

  ◎本报记者 叶 青 通讯员 陈芃辰

  “一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来。”千百年来,荔枝都是备受人们喜爱的佳果。而它究竟是不是土生土长的“中国果”?我国科学家花了整整12年时间解码荔枝基因组,最近终于揭开其起源驯化面纱,找到荔枝起源于中国云南的有力证据。

  1月4日,《自然·遗传学》刊发了这一出自于华南农业大学研究员李建国和教授胡桂兵所负责的荔枝基因组项目的研究成果。“基因组是植物性状形成的‘导航图’,解码荔枝基因组,不仅能全面提升对荔枝重要经济性状形成机制的认知,研发相应的育种和栽培调控技术,还能为推动其他无患子科植物,如龙眼的相关研究提供重要参考。”中国科学院院士刘耀光评价道。

  力证荔枝发源于我国云南

  集万千宠爱于一身的荔枝佳果,在我国的栽培记录可追溯到2300多年前。它的美味让无数人为之倾倒。

  可是,围绕荔枝也有不少争议:有人说它的出生地并非在中国云南;农户嫌它大小年结果现象突出,导致供应链不稳;科学家说它缺乏基因组序列信息,制约基础研究的深度。

  “相比于柑橘、苹果、桃等其他大宗水果,荔枝在基础研究水平上的差距较大,且育种技术落后。破译荔枝基因组密码,对开发新的育种技术,促进基础研究具有重要作用。”研究人员表示。

  12年前,华南农业大学园艺学院研究员李建国所在的科研团队决定破译荔枝基因组密码,揭开其起源驯化面纱。“在没有基因组的时代,哪个地方生长有野生荔枝,它可能就被认为是起源中心。最初在我国南部发现了野生荔枝,可后来在越南也发现有野生荔枝,究竟哪里才是荔枝真正的出生地呢?”李建国说。

  科研团队从众多荔枝中挑选出妃子笑作为研究对象,“因为它是我国栽培范围最广、产量最高、鲜果销售期最长的一个主栽品种。”研究人员说。研究中,科研团队利用二代Illumina、三代PacBio、Hi-C和10XGenomics等最新的基因组测序数据,通过优化基因组组装策略,完成妃子笑荔枝基因组假染色体水平的组装。

  “令我们想不到的是,妃子笑基因组的杂合度高达2.27%,这在植物中非常少见。杂合度高为项目前期的基因组组装带来了很大的挑战。”华南农业大学园艺学院院长胡桂兵感叹道。

  最终,科研团队利用72份荔枝资源重测序数据,鉴定到高质量的SNPs位点,提出了荔枝“一个起源中心、两个独立驯化事件”假说。

  “云南是野生荔枝的起源中心,它沿着西江传播,在海南形成野生荔枝种群的一个主要栖息地;此后,云南和海南野生荔枝分别独立驯化为特早熟和晚熟品种,特早熟品种和晚熟品种再进一步杂交形成早熟与中熟品种。”李建国打趣道,“我们发现妃子笑中的两个单倍体基因组,一个和云南野生荔枝是一家人,另一个和海南野生荔枝是一家人。”

  有望解决荔枝产期短的问题

  在解决荔枝“我从哪里来”的重大问题的同时,科研团队还解锁了荔枝鲜果成熟期高度集中、保鲜期短、季节性过剩严重的调控机制。

  荔枝鲜果上市主要在5至7月,比较集中。“这一问题出现的根本原因是荔枝中熟品种多,加之两广为中纬度的中熟产区,开花期集中,这导致果实成熟期相近,在短时间内集中上市。”国家荔枝龙眼产业技术体系首席科学家、华南农业大学研究员陈厚彬说。

  在研究中,他们从基因组层面对荔枝开花调控机制进行了系统性研究,发现荔枝中一段特定的DNA序列缺失,可能是导致荔枝不同花期形成的重要因素。“这一段DNA序列缺失与荔枝花期早晚关系紧密。”华南农业大学园艺学院教授夏瑞阐释道,“来源于云南的特早熟品种基因组有这个缺失,但海南的晚熟品种中没有这个缺失。而妃子笑作为特早熟和晚熟的杂交种,则是‘杂合’的缺失。”他解释,妃子笑的两条同源染色体中,一条(来源于特早熟的父本)有这个缺失,而另外一条(来源于晚熟的母本)没有这个缺失,这也正好与妃子笑的开花期在特早熟和晚熟之间相对应。

  “开花期和成熟期是荔枝品种最重要的特征。这个DNA序列缺失可以开发为简便的分子标记,用于不同开花期荔枝品种的选育。这对于把荔枝产期从过去的2个月延长至4个月甚至更长时间,减少鲜果季节性销售压力,提升荔枝种植效益非常重要。”陈厚彬表示,借助荔枝全基因组信息,未来结合更大范围资源收集、重测序和其他多维组学技术,可以揭示荔枝一些复杂经济性状形成的遗传规律和分子调控机制,为破解某些优质荔枝品种低产与“大小年”结果及改善果实贮藏性提供技术研发新思路。

【编辑:张燕玲】
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