您在的位置: 名家首页 > 学习交流 > 正文

研究蔷薇科水果栽培的新成果

发布人:  发布时间:2022年11月11日 09:53:07  浏览量:

研究蔷薇科水果栽培的新成果

(一)栽培蔷薇科梨果探索的新信息

1.研究苹果基因组序列的新进展

⑴绘制成苹果基因组草图。2010829日,意大利、美国、新西兰等国专家组成的一个国际研究团队,在《自然·遗传学》杂志上发表研究报告说,他们绘出了苹果的基因组草图,这将有助于从基因水平上分析苹果性状,培育更多更好的苹果新品种。

该研究团队以广受人们喜爱的金冠苹果为试材,绘出其基因组草图。结果显示,苹果基因组中含有7亿多个碱基对,其中有大段重复的基因。研究人员说,也许是大量的重复基因使苹果具有较多的染色体数目。与苹果同属蔷薇科的桃和草莓等水果的染色体数在79条之间,而苹果的染色体数为17条。

通过基因分析,研究人员还查明苹果的身世。苹果与其他水果亲戚之间的进化分叉,可能发生在五六千万年前,而这正是地球上发生大灾难的时候。这场大灾难导致恐龙灭绝。苹果的祖先植物可能是为了适应大灾难后的环境,逐步发生基因变化,最终进化成今天的模样。

正是这些与其他水果不同的基因,决定了苹果独特的风味和口感。苹果是世界上最重要的水果之一,据有关资料显示,现在全球每年苹果产量超过6000万吨。此次绘出的苹果基因组草图,将有助于今后采用基因手段改良苹果,比如培育更脆、更多汁的苹果品种。

⑵完善苹果基因组物理图谱和遗传图谱。20117月,中科院植物种植资源加强和特色农业重点实验室韩月彭研究员,与美国伊利诺伊大学天然资源和环境科学系主任舒勒·科尔班教授开展合作研究,在《实验植物学期刊》上发表论文称,他们通过对‘Co-op17’‘Co-op16’杂交F1142个后代个体的基因组序列进行SSR标记分析,构建并整合了苹果基因组的物理图谱和遗传图谱。

苹果基因组物理图谱,已于近年通过指纹分析获取。然而,这个图谱中所含有的重叠群在染色体上的定位工作,一直没有深入的进展。这项工作的完成,需要通过把具有很大密度的遗传图谱和物理图谱整合在一起。构建出的遗传连锁图谱,不仅能够指出染色体上多位点的物理位置,并且能够揭示基因组中存在的重复区域。而这些重复区域的存在,对植物和动物基因组结构进化和功能多样性,具有重要的作用。

该研究依据表达序列标记EST和细菌人工染色体BAC末端序列数据库,开发了355个简单序列重复SSR标记,并构建出苹果遗传连锁图谱。基于新的文库筛选方法,成功利用新开发的279SSR标记,把苹果的物理和遗传图谱整合在一起。在苹果基因组的17个连锁群上,共锚定了470个重叠群,其中有158个重叠群含有至少2个以上的标记。

这些遗传标记重叠群的累积物理长度大约为421Mb的,占整个基因组大小的60%;单个锚定重叠群的大小在97kb24.8Mb之间,平均值为995kb;锚定重叠群在各自连锁群上的平均物理长度大约为24.8Mb,范围在17.0Mb37.73Mb之间。

此外,阐明BAC文库PCR筛选能够有效检测同源染色体上的相似序列片段,发现了同一分子标记被定位于两条不同染色体上,或同一个染色体相邻区间等现象,明确了苹果染色体两两同源配对关系以及染色体局部复制等特征,这些结果为了解复杂多倍体苹果的祖先起源,提供了更深层次的视野。

2.研究枇杷生理机制的新进展

解析枇杷富含活性三萜酸的分子进化机制。20215月,上海交通大学农生学院刘振华课题组,与华南农业大学林顺权课题组及深圳华大基因、莆田学院等单位联合组成的研究团队,在美国《国家科学院学报》上发表论文称,他们通过测序组装高质量的枇杷基因组,揭示三萜酸等活性小分子的进化机制。

枇杷为蔷薇科常绿植物,是起源于我国的名果异树,早在2000多年前的西汉时代,我们的先辈就开始生产甜美多汁的枇杷果子。此外,长久以来,枇杷叶片作为传统药物,被我国及周边国家民众用于治疗咳嗽、慢性支气管炎、炎症等多种疾病。药理研究表明,枇杷中的一些三萜酸等天然小分子,如熊果酸和科罗索酸,具有抗癌和降血糖等多种生物活性,也是其入药的重要代谢物基础。然而,枇杷何以富含三萜酸等活性小分子的分子进化机制,一直不为公众所知。

该研究团队首先结合第三代测序系统、高通量测序手段因美纳测序平台,组装枇杷主栽品种解放钟染色体水平的高质量基因组。同时为方便开展比较基因组学分析,研究人员率先组装了苹果族近缘植物阔叶美吐根染色体水平的高质量基因组。多物种的单拷贝基因进化分析表明,苹果族植物(含枇杷、苹果和梨在内)在大约1350万年至2710万年前,与阔叶美吐根祖先发生了物种分化。染色体共线性分析发现,阔叶美吐根与苹果族植物的染色体共线性块存在1:2的关系,预示枇杷所在分支,在演化过程中发生了全基因组复制事件。

通过对桃、全基因组复制前的阔叶美吐根,以及全基因组复制后的苹果和枇杷,在基因组、代谢组和转录组等多组学的综合研究,研究人员发现,合成乌苏烷类型的三萜酸代谢通路,在全基因组复制前就已经存在。全基因组复制后,该通路得以在枇杷中完整复制和保留。有意思的是,该通路基因在枇杷中的共表达相关性远远高于阔叶美土根,表明全基因组复制后,代谢通路变得更高效。

综上所述,经历全基因组复制、代谢通路的共选择和代谢基因紧密高表达后,枇杷叶获得了更强的熊果酸和科罗索酸等主要活性三萜酸的富集能力。该研究从基因组水平上,为枇杷作为药用植物提供了遗传学与基因组学证据,是全基因组复制事件参与植物代谢物特异富集与分化的又一有力证据。同时,也为利用合成生物学,开发高价值的天然小分子,以及枇杷分子育种提供基因组基础,还为蔷薇科的比较基因组学、进化生物学等研究提供高质量的基因组支撑。

3.研究梨基因组测序的新进展

⑴绘制完成首个梨全基因组序列图谱。2012525日,有关媒体报道,南京农业大学梨工程技术研究中心主任张绍铃教授为组长,由来自南京农业大学梨工程技术研究中心、深圳华大基因研究院、浙江省农业科学院、美国伊利诺伊大学等7所国内外科研院所60多位研究人员组成的国际梨基因组合作组,成功绘制完成世界首个梨全基因组序列图谱,组装数据已于当天上传至梨基因组计划网站,并对外公开。

我国是梨的起源地,也是世界第一产梨大国,年产量占世界总量60%以上。梨在我国的种植和分布非常广,除海南省、港澳地区外其余各地均有种植,是仅次于苹果和柑橘的第三大水果。多年来,梨的分子生物学以及基因组学研究相对滞后,限制了基于功能基因挖掘和利用的定向育种以及分子遗传研究发展,已成为梨产业提升和科技进步的主要瓶颈之一。

国际梨基因组计划20104月正式启动。经过2年时间的测序、组装和注释等工作,研究人员成功绘制完成砀山酥梨的全基因组图谱。砀山酥梨是目前中国、也是世界栽培面积最大的品种。研究人员通过新一代高通量测序平台,高质量地完成了高杂合、高重复序列的二倍体果树基因组组装,其组装长度约占梨基因组全长的97.1%,通过高密度遗传连锁图谱实现了与17条染色体的对应关系。

这项研究成果为培育高产、优质、低投入的新品种梨奠定坚实的遗传基础,并为开展蔷薇科果树的比较基因组学以及进化研究提供丰富的数据资源。

⑵成功组装首个野生梨基因组图谱。201981日,中国农科院果树研究所曹玉芬研究员项目小组,与中科院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员项目小组等联合组成的研究团队,在《植物生物技术杂志》网络版发表世界首个野生梨高质量基因组图谱,这是我国在梨基因组学研究领域取得的又一重大研究进展。

研究人员以山西杜梨为材料,结合三代测序方法、生物纳米光学图谱和高通量测序技术,组装了高质量的杜梨参考基因组序列。杜梨基因组组装大小为532.7Mb,重叠群N501.57Mb,共有59552个蛋白质编码基因和247.4Mb重复序列被注释,通过BUSCO对基因组完整性进行评估,完整性达到95.9%

杜梨扩张基因在次生代谢通路中显著富集,可能进而影响杜梨较强的逆境适应性。同源基因比对分析结果显示,驯化过程中,东方梨的果实大小、糖代谢和转运,以及光合效率受到正向选择。杜梨基因组中总共鉴定出573NBS类型抗病基因,其中150个是TNL型抗病基因,在已发表的蔷薇科基因组中数量最多,解释了杜梨作为野生种的强抗病性。

研究人员说,在驯化过程中,梨属植物果实的酸涩味逐渐消失。他们发现,杜梨原花青素合成结构基因拷贝数显著多于白梨,影响了原花青素的积累。同时,花青素还原酶代谢途径是原花青素合成的唯一途径,山梨醇转运蛋白跨膜转运,可能是影响可溶性有机物质积累的主要因素。该基因组的公布丰富了梨属植物基因组信息,同时将为梨基因组研究、功能基因挖掘、梨属植物驯化以及野生资源利用提供重要保障。

(二)栽培蔷薇科核果探索的新信息

1.研究杏基因组测序的新进展

发布首个高质量杏基因组。20191127日,北京市农林科学院林果院王玉柱研究员领导,姜凤超、张俊环、王森和孙浩元等专家参加的一个研究团队,在《园艺研究》杂志网络版发表论文,报道了首个高质量杏基因组。

杏是我国原产果树树种,栽培历史超过3000年。近年来,蔷薇科特别是李属植物的基因组学研究取得长足发展,梅花、桃、樱桃和扁桃的基因组序列相继公布。杏作为李属植物主要成员和核果类主要果树之一,对其进行全基因组测序将为进一步揭示蔷薇科物种之间的进化关系增添证据,并为杏重要农艺性状形成的分子机理及其调控研究奠定基础。

杏基因组杂合度高,组装难度较大,该研究首先利用软件把测序数据加以初步组装,然后利用软件把初步组装和校正后数据,再次进行组装,进一步除去杂合,得到杏全基因组序列,经遗传图谱挂载后得到染色体级别的基因组,预测得到30436个蛋白质编码基因。

杏基因组组装完成,使蔷薇科物种基因组水平的进化关系进一步清晰。研究表明,杏与梅亲缘关系最近,约在553万年前产生分化,其次是扁桃和桃,与樱桃亲缘关系最远。在进化过程中,杏尽管没有经历过全基因组复制事件,但在杏基因组中发现大量较大片段的重复区域,涉及2794个基因。同时,在进化过程中杏发生了大量基因家族的扩张和收缩,发现了2300个杏特有基因。

β-胡萝卜素是杏果肉主要的呈色物质和重要营养成分。以前研究多是关注β-类胡萝卜素合成代谢途径中的关键酶基因。这项研究首次揭示β-类胡萝卜素代谢延伸途径中NCED基因是调控杏果肉颜色形成的关键基因。在白杏果肉中,NCED基因过量表达,将新合成的β-类胡萝卜素,通过NCED酶催化迅速转化为脱落酸的前体物黄氧素,从而阻止β-胡萝卜素的积累。这一结果可为其他果实呈色机理研究提供新思路,为探索杏果中β-胡萝卜素含量的调控措施和培育富含β-胡萝卜素的杏新品种奠定基础。

2.研究樱桃基因组序列的新进展

展开樱桃基因的克隆及序列分析。200831日,南京农业大学园艺学院吴俊、李晓、张绍铃,与山东省果树研究所刘庆忠组成的研究小组,在《果树学报》杂志发表论文称,他们以中国樱桃品种泰山干樱为试材,利用李属植物C2C5保守区引物,扩增花柱的S-RNase基因,获得4S等位基因,测序结果表明序列大小分别为:1608950796504bp。根据同源比较,发现大小为796bp的等位基因与基因库中登录的S1-RNase为同一基因,其他3S-RNase基因为首次报道。

研究人员指出,苹果、梨、甜樱桃等蔷薇科的绝大多数果树品种,都表现为典型的配子体自交不亲和性,这对于以收获果实为目的的果树来说,自花不结实或结实率低无疑是不利的,生产上常因授粉树配置不当、人工授粉不及时,或花期遭遇不良气候而影响昆虫传粉造成减产。因此阐明果树自交亲和与不亲和的分子机制、筛选和培育自交亲和品种,成为国内外科学家的重要研究目标。

目前,世界上普遍栽培的樱桃有4个种,其中欧洲甜樱桃以其味美、外形美观等特点深受消费者喜爱,是经济栽培的主要对象。因其表现为自交不亲和成为自交不亲和研究的重要材料,国内外有关其基因型鉴定、花柱基因克隆表达及遗传特性、花粉基因的克隆表达等研究都有报道。

但同为栽培种的中国樱桃,作为特有的果树种质资源,与欧洲甜樱桃在自交亲和性及不亲和性上表现截然不同,为四倍体植株,表现自交亲和性,但是在国际范围内,尚未见有关其自交亲和性分子基础的研究报道。

因此,研究人员以中国樱桃品种泰山干樱为试材,开展花柱基因的克隆和序列分析,研究结果对于深入了解其自交亲和遗传信息,进一步探讨自交亲和的分子机理具有重要意义,同时也将为实现甜樱桃的自交亲和性品种选育提供参考。

3.研究桃及扁桃和蟠桃基因的新进展

⑴揭开桃基因组变化的奥秘。2021310日,中国农科院郑州果树研究所王力荣研究员领导的研究团队,在《基因组研究》杂志发表论文称,他们完成的多个环境因子对桃基因组影响的遗传分析,揭开了“桃李满天下”的基因组变化奥秘,有助于帮助育种家建立应对气候变化的植物品种适应性改良的新模式。

该研究团队利用263份桃种质资源的基因组数据,构建了桃地方品种和野生近缘种的多类型变异组图谱。研究发现,从基因组来看,桃地方品种和野生近缘种可以分为云贵高原、华南亚热带、长江中下游、华北平原、东北高寒、西北干旱和青藏高原7个生态型,与地理分布具有高度一致性,可见环境是驱动桃遗传分布的主要动力。研究人员同时在基因组中发现了2092个受选择区间和2755个环境因子关联位点,系统全面揭示桃在适应不同环境条件下的基因组模式。

王力荣介绍,在对相关基因位点的研究中,研究团队发掘了控制桃抗寒性、高原适应性和花期纬度适应性的关键基因及其变异机制,阐明“干旱条件下桃果实更甜”的遗传学基础,以及果肉颜色适应性进化的遗传机制。此外,研究团队还发现,目前桃的开花期受全球气候变暖影响,较20世纪80年代提前10天,并找到桃响应气候变化的候选关键基因LNK1。以上研究结果为优质、广适的桃新品种培育提供重要参考,同时有助于应对全球气候变暖对农业生产影响的研究。

⑵发现扁桃仁由苦变甜的基因突变。2019614日,丹麦哥本哈根大学林德伯格·默勒领导,西班牙、意大利等国相关专家参与的研究小组,在《科学》杂志上发表研究成果,公布了扁桃基因组草图,并利用序列信息解释了苦味和甜味基因型之间的遗传差异。

扁桃仁即巴旦杏仁,是一种老少皆宜的健康食品。不过,最早的野生扁桃仁并不好吃,而且还有毒,因为苦杏仁苷水解会释放出氢氰酸。在扁桃驯化的过程中,它们的味道开始变甜,并深受人们喜爱。于是,研究人员利用基因组学技术来了解其中的秘密。

研究人员通过对扁桃基因组进行测序,发现一组编码转录因子的基因与扁桃仁的味道有关。他们发现,一个转录因子的点突变,能够阻止两个细胞色素P450基因的转录,从而使扁桃仁变甜。研究小组分别利用长读长测序和短读长测序技术,对扁桃进行测序。他们主要利用长序列来组装基因组,并利用短序列来填补缺口和搭建支架,最终完成基因组组装。根据扁桃及其近亲桃的转录本数据,他们预计扁桃基因组覆盖27817个基因。

在获得扁桃的基因组序列后,研究人员随后开始寻找赋予扁桃仁味道的甜仁基因座。他们利用与此基因座连锁的标记,对475F1代个体进行大规模作图,最终确定了与甜味相关的46 kb区域。此区域包含11个基因,包括5个编码碱性螺旋--螺旋(bHLH)转录因子的基因,分别命名为bHLH1bHLH5

他们之后对甜扁桃与苦扁桃品种的外皮组织开展RT-PCR分析,发现了bHLH1bHLH2bHLH4的表达没有差异,而bHLH3bHLH5没有表达。不过,在比较bHLH1bHLH2bHLH4的序列时,他们发现,甜扁桃品种的bHLH1带有导致截短蛋白的插入缺失,bHLH2带有替换和插入,而bHLH4不存在多态性。

通过一系列的功能分析,研究人员发现bHLH4的序列改变会影响其活性。他们报告称,第346位的亮氨酸向苯丙氨酸变化,虽然不影响蛋白质的二聚化能力,但它确实导致无功能的二聚体。它无法激活下游两种细胞色素P450基因的转录,而它们正是苦杏仁苷合成通路中的一部分。

研究人员认为,这项成果有助于指导扁桃的育种实践。此外,通过分析编码bHLH转录因子的基因变化,也有望揭示扁桃首次驯化的时间和地点。

⑶扁平果形的基因研究证实蟠桃起源于中国。20208月,中科院武汉植物园韩月彭研究员主持的果树分子育种研究小组,在《植物生物技术杂志》上发表论文称,他们针对蟠桃扁平果形遗传机理的最新研究证实,蟠桃起源于中国。这项研究,既对认知果树突变性状的形成具有理论意义,又为桃等果树的果形改良提供支撑。

蟠桃扁平果形受位于第6号染色体上S位点的单基因控制,但其遗传机理此前尚不清楚。该研究小组经过基因分型探索发现,S位点下游长度达1.7Mb的大片段染色体的位置颠倒,是形成蟠桃扁平果形的遗传基础。

韩月彭介绍说,对蟠桃野生近缘种S位点进行基因分型发现,染色体倒位现象存在于新疆桃中。这项研究结果,不仅证实蟠桃起源于中国,而且为“新疆是栽培桃驯化起源地”这一推论,提供重要证据。

4.研究李基因组测序的新进展

首次发布高质量李基因组图谱。20201215日,华南农业大学园艺学院何业华教授率领的李种质资源与遗传育种研究团队,在《Gigascience》杂志,首次正式发布染色体级别的高质量中国李基因组图谱,这将有利于进一步理清李种质间的进化起源与亲缘关系,对地方特色李品种资源的深入挖掘和李新品种选育工作,都有着重要的意义。

李是我国栽培历史最为悠久的古老果树之一,世界上共有1940个李种,其中有些是种间杂交种,存在着其他果树所没有的更为丰富的多样性。目前商业化生产的李多为二倍体的中国李(又称日本李)和六倍体的欧洲李。中国李原产我国,适应性强,主要供鲜食,广泛地栽培在各种生态地理环境中, 具有较高的经济和生态价值。李基因组信息的缺乏,严重阻碍优异李种质资源的发掘利用,以及李重要性状形成的机理解析与遗传改良工作。

研究团队综合利用第三代测序技术和因美纳测序平台及高通量染色体构象捕获技术,在国际上首次获得了达到染色体级别的高质量中国李参考基因组序列。组装后的中国李基因组大小约284.2Mb,其中274.4Mb的序列被锚定在8条染色体上,长序列片段N5032.3Mb,重叠群 N501.8MbBUSCO分析结果为95.70%。重复序列占基因组的比例为48.3%,共注释了23931个蛋白编码基因。根据单拷贝基因的系统发育和分化时间估算,发现中国李与梅和杏的亲缘关系最近,与它们的最近共同祖先在大约905万年前分开。

基因家族扩张与收缩分析发现,一个控制木聚糖生物合成的DUF579基因家族,在中国李中存在显著的扩张,这与李相比其他核果有着更多木聚糖类化合物积累的特点相符合,从而为李属植物中木聚糖类化合物的代谢调控研究提供了新的思路与方向。此外,广泛参与植物生长发育各项过程的FRS基因家族在中国李中也被发现有显著的扩张,这可能与中国李广泛的适应性有一定的关联。中国李栽培范围遍及全国各地,华南地区是我国的主要李产区,李在此形成了一个独特的华南李品种群。华南李是全世界李属植物中最耐湿热气候的栽培群体,具有需冷量少、成熟季节早等特点。

该研究所使用的测序材料为在广东地区广泛栽培的、需冷量在已知中国李种质中最低的华南李品种三月李,其基因组图谱的完成,为李属植物需冷量等重要农艺性状的遗传改良和新品种的培育奠定重要基础。目前,研究团队测得的中国李全部基因组数据,已分别上传至多个公共数据库,并已开放所有权限,供全球科研及育种人员共享使用。

(三)栽培蔷薇科瘦果探索的新信息

1.培育草莓特色品种的新进展

⑴培育成转基因草莓新品种。20063月,有关媒体报道,美国弗吉尼生物信息学研究所弗拉德米尔·舒勒夫教授,与弗吉尼亚理工学院园艺系的研究人员一起,发明了一种新方法,利用农杆菌把特定的DNA序列,转移到林地或高山的野生草莓基因组中,培育成新的转基因草莓。

这一方法利用农杆菌的环形DNA分子(TDNA),将外源DNA导入植物体中。它不但方便研究人员对大量的草莓基因功能进行研究,从长远来说,对于提高草莓的营养价值十分有用,而且对于草莓中富含对人体有益的抗氧化剂数量的提高也十分有益。

新的试验方法包括,把草莓的植物性组织,转移到培养基上自然生长和培育,保持草莓的三个叶片能正常生长。在种子发芽67周后,这些叶片就可以使用农杆菌来进行基因转化。由于转基因草莓,用绿色荧光蛋白(GFP)做标记物,转化后的草莓作物很容易通过视觉观察分辨出来。这也是此类研究中,第一次使用绿色荧光蛋白作为标记物。

舒勒夫说,我们在草莓试验方案中取得的进展,对研究人员通过基因组,改变草莓或其他水果作物性状研究来说,是一个重要的里程碑。我们现在能够生产出一系列的突变体,这些品种,不仅对于在蔷薇科家族中发现新基因意义重大,而且对于通过高通量筛选方法来确定这些基因的功能,也有着无法估量的价值。

⑵培育出表面有光泽的白色草莓。2012224日,日本东京媒体报道,提到草莓的颜色,人们会立刻想到红色,然而日本熊本县阿苏市一所高中的学生,近日成功培育出一种白色草莓,取名为阿苏的小雪,并在本月获得专利许可。

据报道,这种草莓呈淡淡的乳白色,表面有光泽,糖度是1415,基本上没有酸味。县立阿苏清峰的高中生整整花了4年时间,经过反复杂交,终于去掉草莓原有的红色,培育成现在的新品种。

据该校生物科学老师福原伸介绍说,学生培育草莓新品种的动机,是因为草莓价格低迷,想培育出有科学附加值的品种。作为汗水的结晶获得专利许可,学生们特别高兴。福原伸希望,阿苏的小雪能成为当地的特产,并销往全国。

2.研究草莓基因组序列的新进展

⑴发现草莓基因组不同位点可以控制性别。20189月,美国匹兹堡大学生态学家林恩·阿什曼主持的研究小组,在《公共科学图书馆·生物学》期刊上发表论文称,花了近20年的持续研究,终于证明草莓基因组的不同位点可以控制性别。

女人和男人、母牛和公牛、母鸡和公鸡,这种性别相互区分,似乎是大自然的基础,但这对大多数植物来说却是一种奇怪的现象。现在,科学家已经弄明白草莓是如何在雄性和雌性间转变的。草莓的性染色体,比其他已知的植物或动物更年轻。这种不同寻常的“跳跃”基因可能意味着,植物性别差异的变化比之前认为的要快。

动物有共同起源的古老性染色体,但是植物性染色体出现较晚(在过去的几百万年里),大多数植物通常是雌雄同体的。而草莓却有3种形态:雌性、雄性和雌雄同体。

为了找出这是如何进化的,阿什曼研究小组从20世纪末起,就开始关注草莓基因组,并对基因位点展开探索。然而,要想搞清楚这些基因位点,并不是一件容易的事。草莓基因组与人类不同,人体尽管有23条染色体但每条只有2份拷贝;而草莓虽然只有7条染色体,而每条的拷贝却多达8份,总共56条。

在本项目探索过程中,研究人员对60种草莓植物进行测序,并划分出雄性和雌性,以观察是否有DNA是雌性特有的。果然,研究人员发现,所有的雌性草莓都有一个短序列,这个序列在多代繁殖中至少跳跃了两次。

更重要的是,随着每一次跳跃,该序列上雌性特异基因的数量在增加。研究人员推测,那些“旅行的纪念品”增加了性染色体之间的差异。在人类和其他动物中,这种性别差异最终变得极端。在草莓中,该序列包含两个在花粉和果实发育中具有潜在作用的基因。不过,研究人员提醒说,这些基因的功能以及它们如何“跳跃”的细节,仍有待进一步证实。

⑵公布几近完整的高质量草莓参照基因组。2019225日,美国密歇根州立大学科学家帕德里克·艾德格及其同事组成的研究团队,在《自然·遗传学》杂志网络版发表研究成果,报告了一个几近完整的草莓参照基因组。该高质量基因组不但为了解草莓起源和演化历史提供新见解,还对未来改善其品种及提高抗病性大有助力。

八倍体栽培种草莓卡姆罗莎有8组染色体,也被称为花园草莓,因其味美清香而深受喜爱。此次,该研究团队,对这种八倍体草莓的基因组进行高质量组装和注释,共鉴定出10万多个草莓基因。研究人员以拥有两组染色体的二倍体草莓为样本,对其31RNA分子进行测序,并把二倍体种的表达基因序列,与八倍体栽培种草莓的表达基因序列进行对比。

研究团队随后通过演化分析,鉴定出森林草莓、饭沼草莓以及此前未知的绿色草莓和日本草莓,是八倍体栽培种草莓的4个二倍体祖先种。该分析结合现存种的地理分布还可以表明,八倍体草莓起源于北美。

除此之外,研究团队还对八倍体草莓的4个亚基因组开展演化动力学分析,他们发现一个占支配地位的亚基因组,能在很大程度上控制草莓的代谢和抗病性状。

研究人员总结表示,草莓的演化和起源信息、占主导地位的亚基因组,以及首个八倍体草莓高质量基因组,未来能作为研究人员和育种者改善栽培种花园草莓口味、香味和提高抗病性的有利资源。