Nat Genet:甜橙从何而来?华中农业大学徐强团队揭示了甜橙的起源与再驯化过程!
来源:iNature 2025-03-13 09:11
该研究不仅明确了甜橙起源,通过基因组学手段结合杂交实验证实了甜橙起源的模型,具有重要理论意义。
2025年3月5日,华中农业大学徐强团队在Nature Genetics 在线发表题为“Origin and de novo domestication of sweet orange”的研究论文,该研究揭示了甜橙的起源与再驯化过程。
该研究收集并测序了226份柑橘材料,并组装了甜橙和酸橙的端粒-端粒相控二倍体基因组。在高分辨率单倍型解析基因组分析的基础上,我们推断甜橙起源于酸橙×柑橘杂交,并用人工杂交实验证实了这一模型。我们鉴定了防御相关代谢物,这些代谢物能有效抑制多种工业上重要的致病菌的生长。研究人员将多样性引入甜橙,其在果实风味和抗病性方面表现出广泛的分离,并通过选择防御相关的代谢产物产生抗溃疡病的甜橙。该发现阐明了甜橙的起源和重新驯化的抗病甜橙,阐明了多年生作物快速驯化的策略。
作为世界上栽培面积广、最常见的柑橘品种之一,甜橙以其甜美多汁的口感和丰富的营养价值深受消费者喜爱。然而,它的遗传背景却十分单一,遗传多样性低导致其对环境特别是重大病害敏感,使得它在面对病害时显得尤为脆弱,尤其是黄龙病和溃疡病等毁灭性病害。
植物产生大量专门的代谢物来抵御病原。与防御相关的特殊代谢物发挥多种生理和生态作用。据报道,许多特殊代谢物具有抗菌活性,并与植物抗病性有关。柑橘产生多种特殊代谢物,如类黄酮和香豆素,有助于防御反应。之前的工作表明,在甜橙驯化过程中,抗病性和特定代谢物含量均有所下降。一种快速且有前途的用于培育新的甜橙抗病品种的从头驯化策略包括关注来自野生甜橙的有助于抗病的特化代谢物。
甜橙起源模型(图源自Science)
为了进一步明确甜橙是如何起源的,该研究首先系统收集了高酸甜橙周围的柑橘地方和野生资源,集并测序了118个野生和地方品种、76个栽培品种和32个杂交材料,组装了甜橙和酸橙的端粒到端粒分型基因组和四个相关柑橘品种的染色体水平高质量基因组。基于高分辨率的基因组分析精细推断了野生-栽培柑橘的亲缘关系,明确甜橙来源于酸橙(野生柑橘)×椪柑(现代栽培柑橘),为解决甜橙起源的长期争议问题提供了丰富的种质资源和遗传证据。
该研究不仅明确了甜橙起源,通过基因组学手段结合杂交实验证实了甜橙起源的模型,具有重要理论意义;同时基于对甜橙物种起源和驯化的认识,研发了高效育种技术与从头驯化分子育种途径,取得了从基础理论到育种应用的重要进展。下一步有望利用野生柑橘与现代栽培柑橘的系谱数据库和野生柑橘的黄龙病与溃疡病抗性,将野生柑橘资源的抗性、香味等优异性状引入到现代栽培柑橘中,加速甜橙、柠檬等现代栽培柑橘的育种改良,如培育耐黄龙病与抗溃疡病的甜橙。
论文:
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02122-4#Sec26
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