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【中国科学报】解密野生橘基因组和驯化历史

核心提示: 近日,华中农业大学邓秀新院士领衔的柑橘团队完成了野生橘“莽山野橘”的基因组组装与群体分析,解析了橘子驯化的分子基础及特征,提出了果实柠檬酸降低是橘子驯化最显著的特征,相关论文在线发表于国际学术期刊《分子植物》。

野生橘在中国南方南岭山脉附近驯化的模型示意图

华中农大供图

本报讯 近日,华中农业大学邓秀新院士领衔的柑橘团队完成了野生橘“莽山野橘”的基因组组装与群体分析,解析了橘子驯化的分子基础及特征,提出了果实柠檬酸降低是橘子驯化最显著的特征,相关论文在线发表于国际学术期刊《分子植物》。

橘(Citrus reticulata)是柑橘属的三个基本种之一,在我国有悠久的栽培历史。我国有丰富的地方橘资源以及野生橘资源,但国际上一直对橘的起源与驯化地有不同观点。该研究在我国南岭附近收集了野生橘和栽培橘群体,特别是湖南南部莽山一带的莽山野橘,表现出了柠檬酸极高、树体古老、果实小和遗传背景纯合等原始种特征。研究进一步完成莽山野橘的基因组组装与分析,基因组大小为334.2Mb,预测的基因数目为28820个,与其他已经测序的柑橘基因组特征比较相似。

分析发现,大部分栽培橘都有或多或少的柚子遗传成分的渐渗;另外野生橘的基因组中发现少量其他野生柑橘成分的渐渗,大约是基因组的1.77%左右。通过PSMC模型研究发现,橘其中一个栽培群体在进化过程中有两次群体瓶颈效应,而另一个栽培群体只经历了一次瓶颈效应,有效群体大小持续降低,这与其他多年生的果树比如葡萄具有相似的群体进化特点。

论文第一作者王沦介绍,通过群体比较发现,我国栽培橘有两个独立的驯化事件,大致分布在南岭山脉的南面和北面,说明橘子群体中有不同地域的独立选择和驯化方向,南岭北部的橘表现出果实大、颜色偏红、果实柠檬酸中等等特点;南岭南部的橘表现出果实小、颜色偏黄、柠檬酸很低等特点。但是驯化过程中栽培橘果实相对于野生橘柠檬酸降低是最显著的特点,而总糖含量在野橘和栽培橘之间的差异并不明显,这与传统的认识不同。传统观点认为果树驯化主要是增加了果实糖度,酸的减少是搭车效应。本结果揭示了酸显著降低是柑橘最近这次驯化最显著的特征,同时暗示了柑橘驯化可能是分步骤的,果实糖含量增加有可能在更早期。

研究还发现了一些在柑橘驯化过程中与柠檬酸代谢变化潜在的基因,其中ACO基因(编码顺乌头酸酶)是最有可能与橘子果实柠檬酸变化相关的基因。(刘涛 文乐乐)

责任编辑:刘涛
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