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南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨課題組揭示梨的起源、分化與馴化歷程

近日,Genome Biology在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院張紹鈴教授團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新性 研究論文“Diversification and independent domestication of Asian and European pears”。文章不僅揭示了梨的起源與傳播路徑,同時(shí)發(fā)現(xiàn)了亞洲梨與西洋梨的獨(dú)立馴化事件。

梨屬于薔薇科,是世界性栽培的重要果樹,其栽培歷史可以追溯到3000多年前。梨的種質(zhì)資源較為豐富,但是由于其表現(xiàn)典型的自交不親和性,品種資源間存在廣泛的基因交流和遺傳重組,對(duì)不同種的分化和遺傳關(guān)系一直未有清楚的認(rèn)知。為探明梨的起源、傳播與馴化特征,項(xiàng)目組收集了來自26個(gè)國家的113份代表性梨種質(zhì)資源,進(jìn)行了重測(cè)序和群體遺傳分析。研究結(jié)果揭示了梨起源于中國的西南部,經(jīng)過亞歐大陸傳播到中亞地區(qū),最后到達(dá)亞洲西部和歐洲;發(fā)現(xiàn)了我國的新疆梨存在亞洲梨與西洋梨間的基因交流,遺傳相似度分析進(jìn)一步證明了新疆梨是來自栽培種間的雜交,該種間雜交種的形成與2000多年前絲綢之路的文化物資交流有關(guān)。

 

圖1 不同地域來源的野生梨群體遺傳關(guān)系


研究發(fā)現(xiàn)不同來源的梨品種資源總體分為亞洲梨和歐洲梨兩大組。其中,歐洲梨遺傳背景相對(duì)簡(jiǎn)單、遺傳多樣性低,可分為野生種與栽培種組群;而亞洲梨遺傳組成復(fù)雜,表現(xiàn)出較高的遺傳多態(tài)性,并且野生與栽培種形成多個(gè)亞組。亞洲梨與西洋梨的分化時(shí)間大約在6.6 -3.3百萬年以前,群體馴化研究進(jìn)一步揭示了兩大組群受選擇區(qū)域的顯著差異,支持了東、西方梨的獨(dú)立馴化事件,從而第一次從遺傳水平上解答了兩個(gè)種群在果實(shí)品質(zhì)等生物學(xué)性狀上的顯著差異。此外,研究還發(fā)現(xiàn)了梨的花柱S-RNase基因快速進(jìn)化和平衡選擇有利于保持自交不親和性,從而促進(jìn)了梨的異交和高度遺傳多樣性。該研究不僅完善了梨的起源、傳播和馴化相關(guān)基礎(chǔ)理論,也為開展梨的遺傳改良和分子育種研究提供了寶貴的基因組遺傳信息。

 

圖2基于重測(cè)序的梨種質(zhì)資源聚類和群體遺傳關(guān)系


 

圖3 梨主要栽培種的馴化與分化關(guān)系

 

該研究成果以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一完成單位,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張紹鈴教授為通訊作者,吳俊教授為第一作者;河北省農(nóng)科院石家莊果樹研究所王迎濤研究員、華大基因徐加豹、美國伊利諾伊大學(xué)香檳校區(qū)Schuyler S.Korban教授和美國康奈爾大學(xué)費(fèi)章君教授為共同第一作者。


第一作者:吳俊教授  南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國家杰出青年基金獲得者,國家梨產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系育種崗位科學(xué)家,主要從事梨的基因組、種質(zhì)資源和分子育種等方面的研究。

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