研究热带水果栽培的新成果
（一）栽培芭蕉科水果研究的新信息
1．探索香蕉保鲜技术的新进展
运用基因技术延长香蕉保鲜期。2016年4月，国外媒体报道，以色列农业部下属农业研究中心专家哈亚·弗里德曼主持的研究小组，近日表示，他们通过改变特定基因，能让香蕉的保鲜期延长一倍，从而大大延长了香蕉这种常见水果的“货架寿命”。
研究人员说，改变特定基因后，香蕉的整个成熟期被拉长，其保鲜的天数至少能延长一倍。相比之下，同时采摘下来的对照组香蕉，却按照正常的速度快速成熟，很快就变黑腐烂。
此前，农业界曾在西红柿中进行过类似的基因改造，使西红柿更不易成熟腐烂。据介绍，与香蕉成熟相关的基因大约有80个，研究小组在此基础上进一步锁定负责“催熟”香蕉的特定基因，并通过基因工程改变基因，干扰正常的成熟进程。
对于基因被改造过的香蕉，人们还能愉快享用吗？对此，研究人员说，他们进行的实验室测试显示，改变基因后的香蕉无论质量还是口味都不会受到损害。
弗里德曼说，这种基因改良香蕉对香蕉种植业以及零售业都有帮助。尤其在很多发展中国家，人们依赖香蕉等新鲜果蔬获取营养，但冷链运输存储等又较难实现，因此延长保鲜期的香蕉，无疑更方便运输和储存。
2．探索香蕉防治病害的新进展
培育出对抗致命真菌的转基因香蕉。2017年11月，澳大利亚昆士兰科技大学生物技术专家詹姆斯·戴尔主持的一个研究团队，在《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们开展的一项田间试验表明，转基因香蕉树能抵抗引发巴拿马病的致命真菌。巴拿马病摧毁了亚洲、非洲和澳大利亚的香蕉作物，并且是美洲蕉农的主要威胁。一些农民可能会在5年后获得这种转基因香蕉树，但消费者是否买账仍不得而知。
20世纪50年代，一种寄居在土壤中的真菌，摧毁了拉丁美洲当时最流行的香蕉品种：大麦克香蕉作物。随后，它被另一个抗病品种“卡文迪什”代替。如今，“卡文迪什”占据了全球40%以上的香蕉产量。20世纪90年代，在亚洲东南部，出现一种叫热带枯萎病4号(TR4)的相关真菌，它成了“卡文迪什”的杀手。杀菌剂无法控制TR4，虽然对水靴和农具进行消毒能起到一定作用，但这远远不够。
戴尔研究团队利用一种不受TR4影响的野生香蕉，克隆出名为RGA2的抗病基因。随后，他们将其插入“卡文迪什”，并且创建了6个拥有不同数量RGA2拷贝的品系。研究人员还利用Ced9创建了“卡文迪什”品系。Ced9是一种抗线虫基因，能够抵抗多种杀死植物的真菌。
2012年，该研究团队在距离达尔文市东南部约40公里处的一片农田中，种植了这些转基因香蕉，以及基因未经任何修饰的对照组。巴拿马病在20年前到达这里。为提高试验效果，这些植物均暴露于TR4中，研究人员在每棵植株附近埋下受感染物质。在3年的试验中，67%～100%的对照组香蕉植株死亡，或者拥有枯萎的黄色叶子以及腐烂的树根。不过，若干得到改造的品系表现良好。约80%的植株未出现症状，同时两个品系：一个被插入RGA2，另一个被插入Ced9，完全未受到伤害。另外，两种抗病基因并未减小香蕉束。
美国佛罗里达大学植物病理学家兰迪·普洛特兹表示：“这种抗病性非常出众，并且让人们有了乐观的理由。”。不过，隶属于非营利性农业生物多样性机构：国际生物多样性中心的植物病理学家奥古斯汀·莫利纳对转基因香蕉的吸引力持怀疑态度，他说：“问题在于，目前的市场并不接受它。”
2．探索香蕉基因组测序的新进展
成功绘制香蕉B基因组精细图谱。2019年7月15日，中国热带农科院热带生物技术研究所金志强研究员牵头，联合法国农业研究国际合作中心安吉丽克·德霍特教授，以及深圳华大基因研究院等11家单位专家组成的研究团队，在《自然·植物》杂志网络版上发表论文称，他们绘制成双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung（BB基因组）的精细基因组图谱，揭示出香蕉A、B基因组的分化，二倍化进程中A、B基因组的特点、多倍体香蕉A、B亚基因组之间同源交换与重组规律等重要科学问题，为香蕉遗传改良奠定重要基础。
香蕉是芭蕉科芭蕉属重要的草本单子叶植物，被誉为世界第四大粮食作物，也是全球鲜果交易量最大的水果。芭蕉属真蕉组M. acuminate (A-基因组) 和M. balbisiana (B-基因组) 的种内或种间杂交，形成现代丰富多样的可食香蕉类型。
重测序分析表明，多倍体香蕉A、B亚基因组之间频繁发生同源交换与重组。整合基因组、重测序、转录组数据，揭示了三倍体粉蕉 (Musa ABB group， cv Pisang Awak)基因偏向于B亚基因组表达，其中乙烯生物合成和淀粉代谢途径基因显著扩增，并且偏向于B亚基因组表达，从而增强了乙烯生物合成和淀粉代谢水平，大大加快了粉蕉的采后成熟过程。
（二）栽培凤梨科水果研究的新信息
1．首次破译菠萝的基因组
2015年11月2日，福建农林大学明瑞光教授领导的课题组，联合台湾大学、中国科学院、美国依利诺依大学香槟校区等17个研究机构专家组成的研究团队，在《自然·遗传学》杂志网络版发表研究成果：“菠萝基因组与景天酸代谢光合作用的演化”，宣布在全世界范围内首次破译菠萝基因组，这标志着该研究团队在菠萝基因组和景天酸代谢光合作用研究方面，处于国际领先水平。
据了解，菠萝是全球仅次于香蕉的最主要热带水果，有85个国家生产，种植面积100多万公顷，新鲜菠萝的年产值86亿美元。但由于受自交不亲和与高杂合度的限制，菠萝品种很难改良，产业发展极其缓慢。
研究人员介绍，菠萝使用一种独特的光合作用途径，称为“景天酸代谢”，是一种利用昼夜节律的碳固定方法。该项研究在全世界首次鉴定出菠萝基因组中所有参与景天酸代谢途径的基因，首次阐明景天酸光合作用基因是通过改变调控序列演化而来，并且受昼夜节律基因的调控，是光合作用功能演化研究的重大突破。
该研究还首次证明菠萝基因组可作为所有单子叶植物的重要的参考基因组，对包括禾本科粮食作物在内的大量单子叶植物的功能研究和产业发展具有重要的参考意义。研究人员表示，这项成果为改善许多重要的菠萝性状提供有价值的遗传资源，将极大促进菠萝品种改良和产业发展，具有重大的经济和社会价值。
2．解析菠萝基因组与菠萝驯化机制
2019年10月，福建农林大学基因组与生物技术研究中心明瑞光教授领导的研究团队，在《自然·遗传学》杂志上以封面文章形式发表的研究成果表明，他们在高质量菠萝基因组与菠萝驯化机制研究方面取得突破性进展。
菠萝是重要的热带水果和观赏植物，起源于南美洲，目前全球有88个国家和地区种植，海峡两岸地区是我国菠萝的主产区，我国菠萝年产值约占全球总产值的六分之一。菠萝由于受自交不亲和的影响，主要通过无性繁殖。对于无性繁殖的驯化，有假说认为是“一步到位”过程，即被驯化的作物与它的野生祖先之间只相隔一代，或少数几代，一旦一个品种被选定，选择的过程也就完成。有性生殖对于菠萝的驯化过程是否有影响，也不清楚。
该研究团队在解析无性繁殖作物驯化机制方面取得突破性进展。研究人员通过对89种栽培菠萝和野生种进行重测序，并开展群体遗传学基因结构分析、有丝分裂选择信号分析、减数分裂选择清除区域分析和同义、非同义位点频率普分析，证明菠萝驯化过程是有性生殖与“一步到位”共同起作用的。这是首次用大规模基因组序列数据来验证“一步到位”假说。该发现在概念上是全新的，并为研究有性与无性生殖过程，对无性繁殖作物驯化的作用提供范例，为应用基因组选择快速驯化无性繁殖作物提供理论依据。
此外，在这项研究中，研究人员通过第三代测序系统长片段测序和Hi-C辅助物理作图的方法，把观赏菠萝bracteatus CB5的基因组组装到染色体水平。这一高质量的基因组，校正了已发表的水果菠萝F153基因组组装中的两处错误。同时，研究人员还通过比较基因组学的手段，解析菠萝中纤维素合成、花青素积累、高蛋白水解酶含量，以及糖分转运和自交不亲和机制产生的遗传学基础。
（三）栽培无患子科水果研究的新信息
1．探索荔枝栽培环境影响的新进展
揭示干旱和低温对荔枝成花的综合影响。2016年8月，华南农业大学园艺学院陈厚彬教授领导的研究团队，在《科学报告》发表论文称，荔枝成花诱导，受多个环节因素的制约，包括温度和土壤水分条件。他们通过动态的全基因组转录组分析，表明干旱和低温对荔枝花蕾形成会产生一个综合的影响。
荔枝是华南地区的一种具有重要经济价值的常绿果树，并且也广泛分布于亚热带地区。荔枝的年产量主要取决于成功的花芽分化，这是受多个内生和环境因素影响的，包括温度和土壤水分条件。然而，世界范围内的气候变化可能会对花芽分化和花的发育产生不利影响。
低温在春化型植物的开花过程中起着至关重要的作用，也是荔枝花芽分化所必需的，但是不同品种间的需冷量有所不同。冬季或早春的低温暴露会促进荔枝花芽分化，当环境温度高于20℃时可显著降低荔枝开花。冬季不寻常的高温会导致荔枝花芽分化的冷积累不足，从而导致开花不充分。
以往的田间试验表明，在一定程度上，冬冷诱导前的干旱，可以通过降低冷温的要求，而促进荔枝的开花。然而，仅仅干旱处理并不能诱导荔枝开花。尽管荔枝成花诱导的这种综合调控有重要的农艺学意义，但是这种相互作用的分子基础，一直鲜为人知。
春化反应背后的遗传学机制，已经在模式植物拟南芥中得以研究。在拟南芥中，编码一个成花素蛋白，对于通过整合各种开花途径而促使开花起着核心的作用。然而，干旱和温度对植物开花基因的综合作用，还没有得到进一步的研究。在本研究中，研究人员对盆栽荔枝进行干旱处理、低温处理和低温处理后的干旱，以探讨水分胁迫和低温对花芽分化的影响。研究人员采用新一代RNA测序，概述成花诱导过程中发生的叶片转录组变化。
研究人员对来自不同处理情况的基因表达谱进行比较和表征，以识别有哪些重要基因，参与荔枝响应干旱和低温的花芽分化。此外，研究人员根据权重基因共表达网络分析，构建重要基因的共表达网络。在荔枝成花诱导中可能发挥中枢调节作用的基因，也被分离出来。总而言之，这些研究结果为荔枝花芽诱导的调控提供了依据，为研究荔枝或类似植物的功能性开花基因，奠定了基础。
2．探索龙眼基因组测序的新进展
公布首个龙眼全基因组数据库。2017年4月11日，福建农林大学园艺学院赖钟雄研究员课题组，联合深圳华大基因研究院、沃森基因组科学研究院、澳大利亚西澳大学等机构组成的研究团队，在《Giga Science》杂志网络版发表研究成果，首次在国际上公布龙眼全基因组数据库，这也是无患子科植物第一个全基因组数据库，它标志着我国在相关领域的研究处于国际领先水平。
研究人员介绍，龙眼与近缘属果树荔枝、红毛丹等同属无患子科，是我国著名的亚热带特产果树之一，其果实富含酚类等次生代谢物质，素有“南方人参”美誉。该研究团队通过近5年的研究，攻克龙眼基因组杂合度高的难关，组装出高质量的龙眼基因组草图。
研究人员还告知，他们对10多个代表性龙眼品种进行重测序，揭示龙眼遗传上的高度多样性。同时，结合不同组织器官的转录组分析，揭示龙眼果实富含酚类等次生代谢物质以及抗性强的机制。这对于龙眼及近缘种属果树的种质资源研究、遗传改良以及药用价值利用具有重要意义，对于无患子科植物进化、比较基因组学和相关领域研究，有重要参考价值。
（四）栽培番木瓜科与木棉科水果研究的新信息
1．绘制出番木瓜基因组草图
2008年4月24日，中国南开大学、美国夏威夷大学、美国伊利诺伊大学和天津市功能基因组与生物芯片研究中心等机构组成的国际研究团队，在《自然》杂志上发表研究成果称，他们成功绘制出番木瓜的首张基因组草图。这是继拟南芥、水稻、白杨和葡萄之后，科学家破译的第五种被子植物（即开花植物）的基因组序列，将为研究开花植物的进化提供新信息。
据悉，研究人员以一种在美国种植多年的转基因番木瓜为样本，绘制出基因组草图。这种番木瓜经过基因工程改良，植入一种特定基因，能使番木瓜抵御常见的番木瓜环斑病毒。
这一草图共测出番木瓜90％以上基因序列。初步分析结果表明，番木瓜大约7200万年前与拟南芥在进化道路上“分家”之后，便走上了另外一条进化道路。据科学家估计，在大约1.2亿年前，拟南芥、白杨、葡萄和番木瓜这几种被子植物门双子叶植物纲的植物，都曾经历过一次“整基因组三倍复制”。在近代的进化过程中，拟南芥又经历了两次“整基因组两倍复制”，但番木瓜和葡萄没有经历类似过程。
研究显示，番木瓜中与木质素合成相关的基因数量少于白杨，多于拟南芥。科学家说，这一点与进化相符，因为番木瓜就是从草本植物进化为木本植物的。
基因组分析还发现，虽然与其他几种基因序列已被破译的被子植物相比，番木瓜基因组中的功能基因数量偏少，但与关键酶相关的基因数量明显偏多。例如，番木瓜中负责编码与淀粉制造等相关酶的基因数量，就比拟南芥多。番木瓜中负责编码合成挥发性化合物的基因也较多，这使得番木瓜发出的气味能吸引授粉者，也容易引来动物食用番木瓜，从而将其种子散播到各处。
此外，转基因番木瓜的基因组中，只有3处留下了植入基因的痕迹，而位于细胞核内的核基因丝毫未受影响。科学家说，基因组测序，使他们首次了解到，外加基因在转基因番木瓜中引发的基因变化，这将有助于打消人们对转基因番木瓜的疑虑。
番木瓜是已知营养最丰富的水果之一，其果肉中的维生素A原、维生素C、类黄酮、叶酸、泛酸、钾、镁及植物纤维的含量都很高。从番木瓜汁中提取的木瓜蛋白酶，还是一种用途很广的消化酶，可用于酿造业以及化妆品和药品的生产。
2．发布木棉科榴莲的完整基因组序列
2017年10月，新加坡国家癌症中心与杜克—新加坡国立大学医学院的Bin Tean Teh、谭耀宗及同事组成的一个研究团队，在《自然·遗传学》网络版上发表论文，报告了榴莲的完整基因组序列，这项成果，有助于人们从分子角度，认识导致榴莲产生独特口味和气味的基因及代谢过程。
榴莲因独一无二的口味和刺激性气味而被誉为一种美味，其气味常常被比作洋葱和硫。
该研究团队使用互补性单分子DNA测序和染色体支架技术，为猫山王榴莲梗组装了一个高质量参照基因组。通过与其他近亲植物(包括可可和棉花)进行对比分析，研究人员在榴莲中发现了一个可能和棉花一样的古代全基因组复制事件。研究人员还分析了果实成熟期间的基因表达，发现果实器官中的硫代谢基因活性水平高于非果实器官中的。与榴莲的近亲相比，榴莲含有更多参与挥发性硫化合物生物合成的基因拷贝，表明这种演化上的扩增是榴莲气味产生的基础。
不同的榴莲品种和品系具有不同的口味和气味刺激度，榴莲基因组序列以及对硫代谢基因的分析，有助于理解榴莲的这些特征，对于榴莲产业而言具有重要意义。
（五）栽培漆树科与仙人掌科水果研究的新信息
1.发布漆树科芒果的精细基因组图谱
2020年3月27日，中国热带农业科学院品资所联合中科院微生物所等10家单位组成的研究团队，在《基因组生物学》杂志网络版上发表论文称，他们绘制成芒果染色体级别精细基因组图谱，并从基因组水平上揭示芒果物种进化机制和栽培品种驯化历史。
芒果是漆树科芒果属热带常绿大乔木，属最重要的热带果树作物之一。芒果种质资源丰富，但现代育种实践中对芒果资源的利用极为有限，长期以来，芒果育种主要依赖实生选种、杂交育种等方式，其育种周期长、限制因素较多。芒果基因组的解析，将为芒果种质资源研究及其分子设计育种打开全新窗口。中国热带农业科学院于2014年启动芒果基因组解析研究，经过多年的努力，取得了重大突破。
研究团队通过对传统芒果品种阿方索进行深度测序和组装，得到芒果精细基因组图谱。对组装和注释结果进行分析，结果表明，芒果祖先于3300万年前附近发生全基因组复制事件，而复制后的双拷贝基因中，与能量代谢相关的基因被选择性保留下来，这些基因可能为该时期芒果应对大气二氧化碳浓度急剧降低和全球气候变冷提供了适应性优势。
研究团队在众多扩张的基因家族中，发现一个名为CHS的家族可能与漆酚合成相关。漆酚是芒果等漆树科物种中特有物质，该物质能引起人体强烈的致敏反应。该发现将为阐明漆酚合成的分子机制提供基础。该项目还对48个芒果品种和4个同为芒果属的近缘物种进行了重测序。
2．发布仙人掌科火龙果高质量染色体级别的基因组图谱
2021年7月25日，华南农业大学园艺学院与广东省农科院果树研究所等单位组成的研究团队，在《园艺研究》杂志网络版发表论文称，他们已破译红皮白肉火龙果基因组，其达到高质量染色体的组装水平，并构建火龙果高密度遗传图谱，筛选到43个参与火龙果甜菜素生物合成的结构基因，以及可能调控它们的557个转录因子。
火龙果原产于中美洲热带沙漠地区，是石竹目仙人掌科量天尺属或蛇鞭柱属多年生攀援性草本果树，具有结果快、采果期长、产量高、没有大小年、栽培管理容易等优点。火龙果果实营养丰富、功能独特，含有一般植物少有的植物性白蛋白、水溶性膳食纤维和甜菜素等，有解毒、润肺、明目、减肥、降低血糖、润肠等功效。火龙果的种子内含有各种酶、不饱和脂肪酸和抗氧化物质，具有抗氧化、抗自由基、抗衰老、美白皮肤等作用。火龙果花、茎均可作为蔬菜或药物，果皮可以用来提取色素用于食品添加剂。另外，火龙果花期长、花朵大而芳香美丽，果实大而美观，适合作为盆栽或庭院栽培观赏，也可用于建设观光采摘果园。
由此可见，火龙果集水果、花卉、蔬菜、保健和医药为一体，具有很高的经济、营养和药用价值，受到消费者和种植户的喜爱。目前，火龙果育种还处于传统育种阶段，分子育种技术尚处在基础研究阶段；品质形成和保持的生物学机制也了解有限，其主要原因之一，是缺乏高质量的火龙果基因组图谱。
该研究采用第三代测序技术，对红皮白肉火龙果品种进行基因组测序和组装。组装大小为1386.95Mb，含有675个长序列片段，N50长度为127.15Mb；7647个重叠群，N50长度为0.58Mb。通过高通量染色体构象捕获技术，把97.67%的序列锚定到11条火龙果染色体上，染色体长度97.47Mb到146.67Mb不等。研究结果表明，基因组数据在染色体水平上具有较高的完整性、连续性和组装质量。
