研究芸香科与葡萄科水果栽培的新成果
（一）栽培芸香科水果探索的新信息
1．研究柑橘属水果品种培育的新进展
设计出改良柑橘类水果品种的基因芯片。2006年3月，美国媒体报道，加州大学河畔分校，生物学和植物科学系的遗传学教授迈克·卢斯主持的项目组，与美国昂飞公司合作，开发出一种柑橘类基因组芯片，它将能帮助改良柑橘类植物的品种，并带来更好地管理柑橘类植物的方法。
该芯片通过确定与口味、酸度和病害等有关的基因，在柑橘类植物组织中的表达，可以向研究人员提供一些有用的信息，从而矫正目前存在的问题并对水果进行改良。这种柑橘类基因组芯片，将被用于研发新的诊断工具，改良柑橘类产业和收获后的水果处理，并将有助于理解柑橘类植物疾病的根本机制。研究人员还将研究与柑橘类产品有关的一些特征，如便于剥皮、无籽、美味成分、害虫和疾病控制、营养特征和繁殖生长。
卢斯说，这些柑橘类基因组芯片，将帮助他们快速检查柑橘类植物的特征，如果一个特征给消费者带来问题，例如不喜欢的口味，他们可以确认与这种特征相关的基因，并通过对基因的处理来改善口味。他还称，这种芯片还可帮助他们解决柑橘类植物的病害问题，当一棵柑橘树受到一种病毒的攻击，芯片可以帮他们发现柑橘树的细胞中发生了什么变化。另外，使用这种芯片，还能使研究人员更好的了解，当柑橘类水果成熟并被冷藏时，细胞水平的变化，这最终将帮助研究人员，找到更好办法来储藏这些已改良口味的水果。
柑橘类基因组芯片，是由昂飞公司制造的，它由一个玻璃晶片制成。在它上面，有近100万种不同的柑橘类DNA片段被存放在一个栅格或微阵列中，生产方法类似于电脑芯片。这种玻璃晶片被装在一个比一张信用卡小一点的塑料容器中。
当使用芯片时，研究人员要纯化来自植物组织的总RNA（它反映在组织中表达的基因），再将RNA进行化学标记，接着用RNA样本“清洗”芯片。如果一种基因在组织中表达，它的相应RNA将与芯片中的相应DNA序列结合。由于被标记，结合的RNA将有一种明显的记号，就像一个计算机屏幕上的明亮和模糊像素。对芯片中发出信号的这段DNA的分析，就显示出哪种基因正在组织中表达。
这种芯片是第一个商业化的柑橘类基因组，它对2万多种不同基因的表达进行分析。这种基因组，还将被用于研究柑橘的详细基因图谱，它将帮助研究人员定位许多基因，而这些定位信息将使帮助开发优良的新品种。加州大学河畔分校的蒂莫西·克劳斯教授说，采用公开的柑橘类基因序列来开发一种全新的工具，不仅将有利于所有柑橘类植物研究人员，而且有助于推动当地和全世界的柑橘类水果产业的发展。
2．研究柑橘属水果基因组测序的新进展
⑴完成并公布柑橘基因组的测序图谱。2011年1月15日，美国佛罗里达大学科学家率领的一个国际研究小组，在当天召开的召开的国际植物和动物基因组大会上宣称，他们完成了对甜橙和克莱门氏小柑橘（为柑橘与酸柑杂交的品种）树的基因测序工作，并公布了相关基因图谱，这在柑橘属果树中尚属首次。
研究人员称，该基因图谱的公布，将有助于科学家找到新方法，来对抗包括柑橘黄龙病在内的病害，并可帮助果农改善果实的风味和品质。据了解，柑橘黄龙病是一种以昆虫为媒介进行传播的细菌性病症。病果小或畸形，果脐歪斜，患病果树枝梢会出现发黄症状，严重者几年内便会枯死。
对基因组的测序，将使研究人员弄清其数以百万计的基因构成顺序。研究人员希望能够利用这些数据生产出更美味、更营养、对温度土壤等环境适应能力更强的转基因柑橘树。遗传学家曾于2009年对柑橘黄龙病病毒的DNA（脱氧核糖核酸）进行了测序，并希望尽快展开对其传播媒介柑橘木虱的基因测序，从而对这种害虫进行有效的控制。
柑橘是世界上种植面积最为广泛的果树之一，全球有135个国家种植柑橘，年产量10282.2万吨，面积达10730万亩。
⑵绘出首张甜橙的基因组图谱。2012年11月26日，华中农业大学邓秀新院士领衔的柑橘研究团队，在《自然·遗传学》网络版发表题为“甜橙基因组图谱”的论文。这项成果的完成，将在理论上为柑橘基因功能研究提供框架，也将在应用上为果实品质，包括色、香、味等重要性状基因的遗传选育发掘及品种改良，提供重要平台。这也是世界上第一例芸香科植物基因组图谱，对柑橘基因及重要农艺性状的解析具有里程碑的作用。
我国是世界上重要的柑橘原生中心，栽培历史悠久。甜橙品种“伏令夏橙”既可鲜食，也是全球最大的加工橙汁品种。该研究团队对这一甜橙品种，采用最先进的全基因组鸟枪测序法(WGS)及远程配对末端标记策略，拼接组装所获得的基因组序列覆盖率近90%，获得注释的基因约3万个。通过结合遗传标记和染色体原位杂交分析，甜橙基因组序列被进一步整合到已知的9条染色体，因此完成了对甜橙基因组接近完全的解码和基因定位。
通过对基因组数据的分析，研究人员发现甜橙基因组中约有一半的基因处于杂合状态，并有显著的橘和柚的遗传特征，其中橘的遗传成分约占3/4，柚的遗传成分占1/4，据此提出甜橙起源的新理论，即甜橙来源于柚做为母本和橘杂交，其后代再与橘杂交而形成的杂种。通过基因表达以及基因组比较分析，发现一个可能在甜橙果实内大量合成维生素C的关键基因。该基因家族的扩增、快速进化、功能分化以及组织特异表达等可能与甜橙果实大量合成维生素C有关。
⑶发布柑橘全基因组变异数据库。2020年2月，西南大学柑桔研究所陈善春研究员率领的一个研究团队，在《园艺研究》杂志上发表题为“柑橘全基因组变异综合数据库”的论文。这项成果对社会公众公布了大量有关柑橘基因变异的数据，这是世界范围内第一个园艺类全基因变异数据库。
柑橘是全世界最重要的商业水果作物之一。利用当前可用于柑橘类水果的大量基因组数据，可以开发分子标记和评估种质遗传关系，服务于分子育种和全基因组选择辅助育种。在这项研究中，为方便访问、利用和分享这些数据，研究人员开发了一个基于Web的数据库，即柑橘基因组变异数据库CitGVD。
研究人员表示，该数据库是首个针对柑橘且专用于全基因组变异数据分析而形成的，包括单核苷酸多态性（SNP）和插入/缺失（INDEL）。CitGVD的当前版本（V1.0.0）是一种开放获取资源，其资源是从内部项目和公共资源中，挑选出来的346个种质的高质量基因组变异和84个表型。
该数据库集成了有关基因组变异注释，相关基因注释以及有关种质的详细信息，并集成了多种内置工具来进行数据访问和分析。它是一个数据与工具的集成分析平台，为柑橘的分子标记挖掘、分子标记辅助育种和分子设计育种提供数据支持。这些功能，使其成为用于柑橘相关研究的综合Web门户和生物信息学平台。
（二）栽培葡萄科水果探索的新信息
1．研究葡萄成熟影响因素的新发现
发现气候变化会使葡萄收获季节提前。2016年3月22日，《自然·气候变化》网络版发表的一项研究成果显示，从历史记录的葡萄收获和气候数据中发现，从1600年到2007年，法国和瑞士的葡萄提前收获，与春季和夏季的更高温度相关，但如果春季和夏季雨水较多，葡萄的收获就会延迟。但是研究发现收获时间和干旱的关系，从1980年开始就逐渐瓦解了。
由于干旱而较高的温度往往会加速葡萄的成熟速度，而降水量的增加往往会延迟葡萄的成熟。高品质的法国葡萄酒通常与葡萄的提早收获有关。
干旱和温度之间的关系，在过去对法国酿酒葡萄的收获时间起到了极其重要的作用，而近几十年来由于气候变化，这种关系被削弱了。这项新研究表明，气候变暖可以让法国在不出现干旱的情况下，出现提早收获酿酒葡萄所需的高温，这对于葡萄园的管理和葡萄酒的质量都可能产生影响。
研究人员表示，由于人为温室气体排量增加，气候变暖效应增强，使得热浪在不发生干旱时出现的频率更高了。通过研究法国波尔多和勃艮第地区过去100年的年份葡萄酒评级，他们发现，葡萄酒的质量和干旱之间的关系，从1980年以后减弱了。而在此之前，干旱是夏季让西欧葡萄获得更高温度、提早成熟的必要条件。
2．研究葡萄基因组测序的新进展
⑴完成黑比诺葡萄基因组测序。2007年8月26日，法国国家基因测序中心遗传学家帕特里克·温克尔领导，法国和意大利基因测序专家参加的研究团队，在《自然》杂志网络版发表研究成果称，他们完整测定了一种葡萄的基因组。葡萄也由此成为人类完成基因测序的第一种水果作物和第四种开花植物，其他3种开花植物分别是小麦、拟南芥和白杨木，这有望加深科学家对开花植物进化过程的理解。
这项由法国科学家领导的最新研究，捍卫了法国作为“葡萄酒之都”的荣誉。他们完整分析了制造勃艮第葡萄酒和香槟酒的主要原料：黑比诺葡萄的基因序列。
研究人员利用黑比诺变异较少的特点，培育出一种稳定的葡萄种系PN40024。随后，他们把PN40024葡萄的DNA，分割成几百万个片断并分别进行测序，再利用计算机程序把基因编码结合起来，从而得到了完整的基因组。不出所料，研究人员发现，该葡萄基因组的3000多个基因中，有许多都是用来制造赋予葡萄香味的萜类化合物和丹宁酸（共有大约5亿个碱基对），而且这一比例大大超过了其他植物。
研究人员此次专门研究了70至80个制造萜类化合物的基因，目的是为了能够通过基因改造，开发味道更加独特的葡萄酒，并增强葡萄对害虫和有害物如霉菌的抵抗能力。
此次葡萄基因组的测定，有助于科学家了解开花植物的一个关键进化过程，也就是大约2.5亿年前双子叶植物和单子叶植物的分化。此次测定的葡萄基因组与之前的小麦基因组对比表明，双子叶植物的基因组有大规模复制成为原来3倍的明显特点和标记。
不过，法国国家基因测序中心研究人员吉恩·魏森巴赫指出，遗传学家此次的研究成果和认识，并不能替代进化学家和葡萄酒制造者长期以来的传统观点。他说：“我们能够创造出具有不同香味的葡萄变种，但最终葡萄酒的品质则完全是另一回事。”
⑵绘就最高密度葡萄基因组遗传图谱。2012年12月17日，中科院武汉植物园园艺作物学科组的研究人员，分别在《植物生物学》和《植物细胞报告》杂志网络版上在发表研究成果称，他们利用分子标记技术，构建了一张目前文献报道的最高密度葡萄基因组遗传图谱，并对葡萄基因组在进化过程中的加倍事件进行了深入解析。
据介绍，该葡萄基因组遗传图谱，含有完整的序列信息SNP分子标记约4400个，全部19个连锁群总遗传距离约2000厘摩。厘摩是重组频率的测量单位，重组频率100次中发生1次为1厘摩。研究人员利用国际上公布的葡萄参考基因组序列，发现葡萄基因组内不同加倍方式产生新基因的进化选择模式显著不同，对产生大基因家族的贡献也有明显差异。
此外，通过比较几个不同物种的关键性状基因数目，研究人员发现，控制葡萄果实风味的一类转录因子具有显著的冗余性。基于这些进化规律，他们对葡萄NAC基因家族成员的产生、进化时间、基因结构和组织表达特异性进行深入分析，并发现数个极具抗逆生物工程育种应用价值的NAC基因
据介绍，葡萄是世界上第二大果树作物，随着社会对葡萄需求量进一步增加，如何高效快速地培育优良葡萄品种是目前葡萄产业发展的瓶颈。研究人员称，葡萄基因组学研究的相关成果，将应用于葡萄分子标记辅助育种，有助于促进葡萄产业的发展。
3．研究葡萄加工技术的新进展
发明能从葡萄中分离白藜芦醇的新技术。2011年7月，美国哥伦比亚大学的一个研究小组，用一种可以触发某个特定化学反应的试剂，促使白藜芦醇二聚物能接收额外的单体，从而，开发出能从葡萄中等植物中分离白藜芦醇的新技术。
研究表明，白藜芦醇在红葡萄皮、红葡萄酒和葡萄汁中含量很高，是一种天然抗氧化物，可以激活一种修复染色体健康的蛋白质去乙酰化酶，从而确保染色体的完整性免遭破坏，具有延缓衰老的作用。研究还表明，它还有助于预防癌症，降低冠心病发病率和死亡率。由于法国人经常饮用富含白藜芦醇的葡萄酒，所以冠心病发病率和死亡率的比例很低。
多年来，很多科学家，一直致力于找到，从葡萄或其他能产生白藜芦醇的植物中，分离出白藜芦醇的方法，并将其制成片剂让人们服用。然而，从自然来源中大规模分离出白藜芦醇，以及对其进行简单合成，一直是科学家面临的主要挑战。因为植物很顽固，它们坚持只制造出足以对抗真菌等攻击的白藜芦醇。
现在，该研究小组找到了解决办法，他们可有效地从基本单元制造出更多的白藜芦醇，从而可以制造出更多的片剂。到时候，服用白藜芦醇片剂，将让人们获得同喝红酒一样的好处，却不会有任何坏处，比如酒精带来的副作用、喝柠檬类饮料可能导致的牙珐琅质磨损等。
