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【科技日报】梨也不能近亲结婚?

——我国科学家绘制的全球梨家族“族谱”给出答案

2018-07-11来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:党委宣传部

       第二看台

    “梨天然不能‘近亲繁殖’”“新疆梨其实是亚洲梨和西洋梨的‘混血儿’”……近日,南京农业大学园艺学院梨工程技术研究中心主任张绍铃教授团队于期刊《生物基因》在线发表了研究论文,给全球梨的大家族描绘了一本详细的“族谱”。文章不仅揭示了梨的起源与传播路径,同时发现了亚洲梨与西洋梨的独立驯化事件。


       梨起源于中国西南部

        梨子好吃,身世却一直扑朔迷离。


      “梨是世界性栽培的重要果树,其栽培历史可以追溯到3000多年前。”张绍铃教授介绍。业界一般认为,大约6500—5500万年前梨属起源于中国。目前,我国是世界第一产梨大国,年产量占世界总量的60%以上。


      “中国、日本、韩国都以亚洲梨为主,果实以圆形为主,口感甜脆,在树上成熟后即可采食。目前的栽培种主要包括白梨、砂梨、秋子梨和新疆梨;而欧美国家以西洋梨为主,果实以葫芦形为主,采收后通常需要经过一段时间类似猕猴桃那样的‘后熟’才能食用,口感软绵,酸甜,具有浓郁芳香味。栽培种只有1个,统称为西洋梨。”张绍铃告诉科技日报记者。


        这些表型上的差异来源于种质的遗传变异的差异。各种梨品系属于梨属的不同种,这增加了鉴定不同梨亲缘关系的难度。但随着测序技术的发展,梨的身世不再成谜。


        2012年,由南京农业大学梨工程技术研究中心牵头,以世界栽培面积最大的品种“砀山酥梨”为样品,完成了国际上首个梨的精细基因组图谱绘制工作。随后,科学家又完成了欧洲梨“巴特利特梨”的基因图谱线绘制,为研究梨的遗传变异、进化历程提供了便利。


        这一次,张绍铃团队收集了来自26个国家的113份代表性梨种质资源,并进行了重测序和群体遗传研究,将梨的繁衍和变迁历史一直追溯到了数百万年前,就像是为梨这个大家族描绘了一个完整又详细的“族谱”。最终证实了梨最早起源于中国西南部,经亚欧大陆传播到中亚地区,最后到达亚洲西部和欧洲,并经过独立驯化形成了现在的亚洲梨和西洋梨两大种群。


    “自交不亲和”维持梨的多样性

      每到阳春三月,正是“千树万树梨花开”的时节。然而大家不知道的是,从莹白秀丽的梨花到脆嫩多汁的梨果,并不是顺理成章的事,还需要人们“牵线搭桥”。


      给傲娇的“梨花女神”做媒不是件容易的事,除了看适栽性、花期是否匹配之外,还得“测测姻缘”。这“姻缘”指的就是梨基因。


       梨为典型的自交不亲和性物种,同一品种授粉后通常不能正常结实,如果方圆几里地只有一棵梨树,那么它将很难结果。


       除了梨,还有苹果、李、杏等这些蔷薇科果树都是自交不亲和类型,也就是说必须要不同品种相互授粉才可以,就像人类为了优生优育,禁止近亲结婚一样。已有研究证实,自然界中大概有60%的高等植物表现出自交不亲和性,其中大多数都属于配子体型自交不亲和性这一类型。


       梨树经过漫长的进化,演化出自交不亲和,抑制自交,促进维持了梨的多样性。但是,这一生殖特点使得梨的杂合度非常高,品种资源间存在广泛的基因交流和遗传重组。因此,梨的遗传背景及关系的研究一直是难点,对不同种的分化和遗传关系也一直未有清楚的认知。


      甜度提高是人工驯化重要方向

      有趣的是,研究还发现,在2000多年前,亚洲梨和西洋梨曾发生过“通婚”,从而形成了一个新的种间杂交种——新疆梨,这个栽培种以熟知的“库尔勒香梨”为代表,其果实香甜细腻,深受消费者青睐,是我国主要出口品种。


      据论文第一作者吴俊教授介绍,大约在6.6—3.3百万年前,梨分化为亚洲梨和西洋梨两大种群。也就是说,在成为栽培种之前,野生的亚洲梨与西洋梨就分化了,由于东、西方人的不同驯化方向而形成了差异较大的栽培种群。研究发现,在亚洲梨和西洋梨基因组的选择驯化区间,存在与生长发育、抗性等重要性状相关的候选基因,例如,果实大小、糖酸、石细胞、香味形成等。其中,糖合成代谢相关的基因最多,表明梨果实的甜度提高是人工驯化的重要方向。


        据专家介绍,绘制梨家族的基因图谱,不仅为揭示梨的自交不亲和性、树体生长发育规律、果实发育及品质形成等分子机制,及重要功能基因开辟了新途径,还为培育高产、优质新品种提供了全新科技支撑平台。

                                                                                                                                             记者  张 晔


原文链接:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2018-07/10/content_398799.htm?div=-1



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