极目新闻通讯员 刘胜军 徐远涛
北京时间3月5日，《自然•遗传学》（Nature genetics）杂志在线发表了华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室徐强教授团队的研究成果“Origin and de novo domestication of sweet orange”（甜橙起源与从头驯化）。
研究利用全基因组信息精细解析了甜橙的起源模型，同时建立了柑橘快速从头驯化的分子育种途径，为多年生果树的快速育种提供案例；鉴定了调控柑橘品质与抗性形成的关键代谢物，阐明了通过组织特异性实现果实品质与抗性的协同改良的策略，为快速驯化获得兼顾优质和重大病害抗性的新种质提供了重要理论依据。
甜橙（Citrus sinensis）作为世界上栽培面积最广、产量最高的柑橘品种之一，以其甜美多汁的口感和丰富的营养价值深受消费者喜爱，广泛应用于鲜食和果汁加工等领域。然而，甜橙的起源一直存在争议，甜橙被认为来源于橘（C. reticulata）和柚（C. maxima）两个物种的种间杂交，但具体是如何起源的并不明晰。
课题组前期在我国南方发现了栽培甜橙驯化前的原型——高酸的甜橙，根据基因组分析推测甜橙起源于我国南方（发表于Nature Plants 2021）。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，收集并测序了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。
甜橙起源模型
受制于无融合生殖以及大多采用嫁接进行无性繁殖的手段，甜橙在驯化过程中主要依赖于体细胞变异（芽变）产生了不同果实颜色、风味、大小、成熟期等200多个栽培品种。然而甜橙无性系变异群体的遗传多样性非常低，99.99%序列一致，导致其对环境特别是重大病害敏感。如何精准、高效以及快速获得重大病害的抗性，对于柑橘产业绿色高质量发展具有重要意义。该研究从源头开始，模拟甜橙起源的过程开展从头驯化工作，首先通过有性过程极大丰富遗传多样性，再通过无融合生殖及嫁接手段固定优良基因型，从而建立了柑橘快速从头驯化的分子育种途径。
柑橘从头驯化快速育种途径
溃疡病是威胁柑橘产业最严重的毁灭性病害之一，现代栽培柑橘品种大多易感溃疡病，迫切需要抗溃疡病品种来应对成本增加、食品安全和生态问题的挑战。该研究首先筛选了抗溃疡病的野生柑橘资源，筛选鉴定了对溃疡病菌具有显著抑菌活性的植物源代谢物；运用从头驯化分子育种途径，培育了风味多样、具有溃疡病抗性的甜橙与其他杂种新品系，申请植物新品种权“华橘橙2号”和“华橘橙3号”，为柑橘育种改良提供高效精准的手段。
从头驯化获得具备溃疡病抗性的甜橙新品系
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）。
中国工程院院士、华中农业大学邓秀新教授参与指导本研究开展，华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室徐强教授为论文通讯作者，博士研究生刘胜军、博士后徐远涛为论文并列第一作者。中国农业科学院烟草研究所昝艳君老师、湖南省农业科学院陈鹏老师、西藏农牧科学院曾秀丽老师以及华中农业大学王霞、张飞、柴利军、丁芳、焦文标等多位老师参与完成了该研究。
鄂公安网安备 4201602000211号