遗传学|桃李何以满天下？遗传学有答案王力荣|桃品种|野生近缘种|桃

文章图片
不同生态型桃果实拥有丰富的遗传多样性。中国农科院郑州果树研究所供图
中国人常用“桃李满天下”比喻老师或长辈培养的众多精英后辈遍布各地。
近日，《基因组研究》在线发表了中国农业科学院郑州果树研究所研究员王力荣团队领衔完成的研究。该团队对多个环境因子对桃基因组的影响遗传分析，给“桃李满天下”赋予了遗传学含义，可帮助育种家进行应对气候变化品种适应性改良。
来自气候变化的压力
论文共同通讯作者王力荣长期从事桃树研究。在河南省郑州市，她带领团队建立的国家园艺种质资源库桃资源圃，保存有1430份桃种质资源，是全世界保存桃种质最多的资源库。通过对资源圃中89个桃种质长期监测数据进行分析，王力荣团队发现，桃的开花时间较30年前提前了10天。
“桃对环境变化十分敏感，花期提前会受到‘倒春寒’的威胁。”王力荣说，气候变化对农业生产影响巨大。许多研究已经鉴定出使水稻、大豆和其他粮食作物适应当地环境的基因。但很少有研究关注水果作物，例如桃树，而桃的全球年产量为2450万吨，是世界主要果树种类。
现在的桃树品种能不能适应未来的气候变化？这让王力荣产生了研究桃这种适应性强的果树如何与环境发生相互作用的想法。
她告诉《中国科学报》，桃起源于我国，分布范围广泛、适应性强，是研究植物环境适应性的良好材料。此外，“桃基因组较小，是二倍体，倍性低；桃树自花授粉结实，因而基因组杂合度低；童期短，仅为2~3年，育种所需时间较其他果树短；桃进化史上没有发生过全基因组复制事件，基因组简单，冗余基因相对较少。因此桃被认为是蔷薇科果树研究的模式物种。”王力荣说。
“基因是分子育种的关键，明确桃适应不同环境条件、响应气候变化的基因，促使新培育品种的适应能力始终领先于环境变化的速度，可以减小环境变化给粮食安全带来的威胁。”王力荣说。
论文共同通讯作者、美国康奈尔大学教授费章君告诉《中国科学报》，研究桃树和环境互作的遗传基础，可以培育在许多不同恶劣环境中生长的桃树新品种，将其地理范围扩展到新的地区，为当地带来更多优质果品。
2700个环境相关位点
由于人们专注于风味、甜度和其他口感品质，许多桃品种中与环境适应相关的基因已经丢失。不过，费章君说，桃子野生近缘种和地方品种很多，并且它们长期以来已适应特定的当地条件，具有巨大的遗传多样性，可为改善其“表亲”的适应力提供资源。
通过什么方法可以更快地找到这些基因？“我们的种质资源库中保存了非常完善的基本信息。”王力荣说，每个桃种质都可以追溯到其采集地点，也就是说，科学家能够借此知道它的适生环境在哪里。
传统上，桃品种按照地理分布和性状特征划分为7个类型。王力荣认为，利用当地气候条件和当地品种的基因型进行关联分析，就能找到适应当地环境的相关基因。该团队研究人员对覆盖7个地理区域的263种桃种质资源进行了全基因组环境关联研究。
结果证实，这些种质确实可以划分为7个与地理分布匹配的类群。论文第一作者李勇告诉《中国科学报》，进一步分析环境、基因组和地理位置三者之间的相关性，发现环境与基因组具有很高的相关性，说明基因组之间的差异是由环境造成的，基因组随着环境变化而变化。
“也就是说，由于受到环境的自然选择，桃为了适应环境发生不同的变异，导致7个生态型桃品种的基因组特点不同，形成了适应不同环境条件的基因组模式。”李勇说。

遗传学|桃李何以满天下？遗传学有答案

猜你喜欢