遗传学|桃李何以满天下?遗传学有答案( 二 )
他们还确定了2700多个环境关联基因位点,这些位点与影响这些地区气候的51个环境因素密切相关 。例如,东北高寒地区的桃树在组氨酸磷酸转移蛋白基因AHP5中有一个特有的遗传变异,该变异赋予了这些品种抵御严寒的能力 。
再如,来自干旱地区的桃树中,与抗旱密切相关的脱落酸调控途径的一系列基因受到自然选择 。进一步实验表明,在干旱胁迫下,脱落酸诱导了更高水平的蔗糖合成酶,解释了为什么干旱地区桃果实糖含量高于其他地区 。费章君说:“当桃树在干旱等胁迫条件下生长时,果实会变得更甜 。在这项研究中,我们发现了干旱与桃子糖含量之间的直接遗传联系 。”
而在青藏高原的桃样本中,研究小组发现了查尔酮合酶基因CHS2的一个变异,导致其对高海拔地区强烈的紫外线辐射具有耐受性 。该基因高表达增加了植物新生组织中花色苷的含量,从而保护它们免受紫外线辐射伤害 。
他们也提出了桃树花期提前的潜在遗传学解释——昼夜节律基因LNK1的变异 。该变异在温度升高时上调表达,从而导致花开 。费章君说:“这一发现最终可能使育种者控制果树的开花时间,以便在种植者和市场准备就绪时收获桃子 。”
千桃基因组计划
“我们的研究提供了许多候选基因,揭示桃子如何适应各种环境压力和刺激 。”王力荣说,“育种者可以利用这些信息培育出更具广泛适应性的桃树品种,从而更好地应对极端温度、干旱和气候变化 。”
【遗传学|桃李何以满天下?遗传学有答案】这项工作是王力荣团队发起的“千桃基因组”计划阶段性成果之一 。王力荣介绍,该计划以1000余份全球范围内分布的桃野生近缘种、地方品种和培育品种为材料,对其进行全基因组测序,发掘控制重要农艺性状、抗性性状和环境适应性的关键基因,解析桃进化驯化机理、重要农艺性状形成机制和环境适应性遗传基础,开发实用分子育种标记,为分子设计育种奠定基础 。
此前,该团队已经在桃基因组变异特征、人工选择对桃基因组的修饰、驯化和农艺性状关联分析方面取得重要进展 。这项最新研究则主要揭示了自然选择对桃基因组的影响,以及桃适应不同环境的遗传学基础 。
王力荣表示,下一步,他们将利用丰富的种质资源,开展蔷薇科果树如何适应环境的遗传学研究,为培育适应气候变化的果树新品种奠定理论基础 。(李晨)
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