极速电竞官网(中国)官方网站园艺学院张绍铃教授团队近日在期刊Genome Biology在线发表了研究论文“Diversification and independent domestication of Asian and European pears”(IF5year=13.554)。该研究成果以极速电竞官网(中国)官方网站为第一完成单位,极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心张绍铃教授为通讯作者,吴俊教授为第一作者,陶书田副教授为共同第一作者。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。
基于重测序的梨群体遗传关系和基因交流
“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。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的‘后熟’(类似猕猴桃)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。”极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心主任张绍铃教授介绍。由于梨为典型的自交不亲和性物种,也就是说,同一品种授粉后通常不能正常结实,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。该团队在已完成的梨全基因组图谱基础上,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”。
亚洲梨(左)与西洋梨(右)
据论文第一作者吴俊教授介绍,该研究揭示了梨的起源、传播、分化与驯化历程,明确了梨家族内的“亲属关系”。证实梨最早起源于中国的西南部,经过亚欧大陆传播到中亚地区,最后到达亚洲西部和欧洲,并经过独立驯化而形成了现在的亚洲梨和西洋梨两大种群,两者的分化时间大约发生在6.6-3.3百万年以前,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。
有趣的是,研究还发现,在2000多年前,亚洲梨和西洋梨曾经发生过“通婚”,从而形成了一个新的种间杂交种——新疆梨(以“库尔勒香梨”为代表),从发生年代来看,该种间杂交事件的发生很可能与丝绸之路的文化物资交流有关。
梨主要栽培种的驯化与分化关系
同时,研究还指出,梨通过花柱S-RNase基因快速进化和平衡选择,来保持自交不亲和性,从而促进了梨的异交和高度遗传多样性。
该论文系统研究了全球范围分布的梨野生和栽培资源,丰富了基因组遗传变异信息,进一步结合驯化选择区域以及数量性状遗传定位,将推动梨的遗传研究和分子育种进程。
本研究的主要合作单位包括河北省农科院石家庄果树研究所、华大基因、以及美国的伊利诺伊大学香槟分校和康奈尔大学。
以张绍铃教授为首的极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心主要从事梨种质资源与遗传育种,梨自交不亲和性机理,基因组与功能基因,品质形成机制与调控等方面的研究。已在Genome Research、Plant Cell、Plant Journal和New Phytologist等杂志上发表了多篇高水平研究论文,其中一篇论文入选ESI高被引论文,得到了国内外同行的高度关注和认可。