「本文來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)」

作者 | 朱漢斌 陳芃辰

“我們的研究提出荔枝‘一個(gè)起源中心、兩個(gè)獨(dú)立馴化事件’假說(shuō)，證明了我國(guó)云南是世界荔枝起源中心，有助于消除荔枝可能起源于越南的認(rèn)知?！?月4日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院研究員李建國(guó)對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》表示。

當(dāng)天，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)牽頭，聯(lián)合廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校等單位合作完成的研究成果發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》。這項(xiàng)荔枝基因密碼的破譯工作，將為未來(lái)荔枝功能基因組研究提供重要參考，對(duì)促進(jìn)荔枝品種改良和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

破譯荔枝基因密碼

荔枝產(chǎn)業(yè)是我國(guó)南方亞熱帶地區(qū)的重要產(chǎn)業(yè)，而產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開科技支撐。中國(guó)科學(xué)院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授劉耀光指出，解碼荔枝基因組，不僅能全面提升對(duì)荔枝重要經(jīng)濟(jì)性狀形成機(jī)制的認(rèn)知，研發(fā)相應(yīng)的育種和栽培調(diào)控技術(shù)，還能為推動(dòng)其他無(wú)患子科植物如龍眼的相關(guān)研究提供參考。

科學(xué)家利用二代Illumina、三代PacBio、Hi-C和10XGenomics等最新基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，通過(guò)優(yōu)化基因組組裝策略，完成“妃子笑”荔枝基因組假染色體水平的組裝，組裝完整度BUSCO評(píng)估96.2%；同時(shí)完成基因組編碼基因的結(jié)構(gòu)注釋，得到31896個(gè)結(jié)構(gòu)基因，是目前無(wú)患子科植物中組裝質(zhì)量最高的基因組。

科學(xué)家利用72份荔枝資源重測(cè)序數(shù)據(jù)，鑒定到3.88M高質(zhì)量的SNPs位點(diǎn)，提出了荔枝“一個(gè)起源中心、兩個(gè)獨(dú)立馴化事件”假說(shuō)。

“云南是野生荔枝的起源中心，它沿著西江傳播，在海南形成野生荔枝種群一個(gè)主要棲息地；此后，云南和海南野生荔枝分別獨(dú)立馴化為特早熟和晚熟品種，再進(jìn)一步雜交形成早熟與中熟品種?！崩罱▏?guó)表示，在云南，人工栽培馴化后培育出特早熟荔枝品種；云南的野生荔枝沿西江流域向東和向南傳播到海南島后，在環(huán)境變化影響下發(fā)生獨(dú)立的馴化事件，產(chǎn)生了晚熟性狀。

野生荔枝在云南、海南得到馴化，為何廣東會(huì)成為荔枝生產(chǎn)第一大??？李建國(guó)告訴記者，現(xiàn)有的包括“妃子笑”在內(nèi)的多個(gè)荔枝早熟、中熟品種，可能由來(lái)自云南、海南的品種在廣東等地相遇后雜交而成。它們因基因組高度雜合而具有更強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，形成更好的經(jīng)濟(jì)性狀。廣東氣候條件、土壤環(huán)境適宜，產(chǎn)生了眾多優(yōu)良的荔枝主栽品種，從而成為我國(guó)最重要的荔枝產(chǎn)區(qū)。

發(fā)現(xiàn)成熟期調(diào)控目標(biāo)基因

荔枝生產(chǎn)中時(shí)常出現(xiàn)果品季節(jié)性過(guò)剩，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益?！俺霈F(xiàn)這一問(wèn)題的根本原因是荔枝中熟品種多，加之兩廣為中緯度的中熟產(chǎn)區(qū)，開花期集中，導(dǎo)致果實(shí)成熟期相近，在短時(shí)間內(nèi)集中上市?！眹?guó)家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究員陳厚彬說(shuō)。

該論文還對(duì)荔枝開花的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)荔枝中一段特定的DNA序列缺失，可能是導(dǎo)致不同花期形成的重要因素。這一段DNA片段缺失出現(xiàn)在一對(duì)CONTANS-like（COL）基因之間，它可能通過(guò)調(diào)控這兩個(gè)COL基因的表達(dá)，從而影響荔枝開花時(shí)間。

“這一段DNA序列缺失與荔枝花期早晚關(guān)系密切。來(lái)源于云南的特早熟品種基因組有這個(gè)缺失，但來(lái)源于海南的晚熟品種沒(méi)有。而‘妃子笑’作為特早熟和晚熟的雜交種，則是‘雜合’的缺失，也就是說(shuō)兩條同源染色體中其中一條（來(lái)源于特早熟的父本）有這個(gè)缺失，而另外一條（來(lái)源于晚熟的母本）沒(méi)有。這也正好與‘妃子笑’的開花期在特早熟和晚熟之間相對(duì)應(yīng)?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⑷A南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授夏瑞說(shuō)。

基因組是植物性狀形成的“導(dǎo)航圖”。這個(gè)DNA序列缺失可以開發(fā)為簡(jiǎn)便的分子標(biāo)記，用于不同開花期荔枝品種的選育。這對(duì)荔枝花期和成熟期性狀的選育種工作非常有價(jià)值，因?yàn)槔笾σ赘癄€、難貯存，選育更多極早或極晚開花的荔枝新品種對(duì)延長(zhǎng)上市期、減少季節(jié)性銷售壓力、提升種植效益具有重要意義。

接“荔”傳承

“高質(zhì)量荔枝參考基因組測(cè)序工作的完成，標(biāo)志著荔枝研究將全面進(jìn)入功能基因組大數(shù)據(jù)時(shí)代，相信未來(lái)基于荔枝基因組大數(shù)據(jù)開展的研究會(huì)越來(lái)越多、水平越來(lái)越高，對(duì)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用也會(huì)越來(lái)越大?！闭撐牡谝蛔髡?、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授胡桂兵評(píng)價(jià)道。

據(jù)悉，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在荔枝研究方面具有雄厚的根基。經(jīng)過(guò)老中青三代人近40年的接力攻關(guān)，育成了“冰荔”“觀音綠”“嶺豐糯”等新品種19個(gè)；發(fā)表高水平論文300多篇、出版《荔枝學(xué)》等專著11本、授權(quán)發(fā)明專利15件；獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)。

“我們目前正在與國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作，旨在以荔枝基因組研究為基礎(chǔ)，對(duì)更多原產(chǎn)于我國(guó)、具有重要經(jīng)濟(jì)性狀的無(wú)患子科作物開展基因組方面的研究，如龍眼、紅毛丹、無(wú)患子（皂莢）、倒地鈴等?！毕娜鹫f(shuō)。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41588-021-00971-3