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科研人员在《园艺研究》杂志发表论文揭示:普通杏的起源与传播根源在新疆

核心提示: 杏子起源于哪里?新疆科研人员在最新一期《园艺研究》杂志发表论文揭示:普通杏最初起源与传播的根源在中国新疆。

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新疆农业大学廖康科研组成员在新源县采集杏树叶片。 (受访者提供)

新疆网讯(记者 江斌伟 金少兵)杏子起源于哪里?新疆科研人员在最新一期《园艺研究》杂志发表论文揭示:普通杏最初起源与传播的根源在中国新疆。

自治区特色林果业发展科技支撑首席专家、新疆农业大学林学与园艺学院教授廖康带领的课题组在5 月1 日出版的最新一期具有国际影响的农林科学类英文期刊《园艺研究》(HorticultureResearch)杂志发表的研究论文,揭示了普通杏的起源与传播路径。

杏为蔷薇科李属李亚属杏组植物,分布于世界各地,中国和中亚是杏树驯化的两个主要中心。根据分类系统的不同,杏被分为3个至12个种,几乎所有的栽培杏都来自于普通杏这个种。

自2017年6月至今,廖康课题组致力于《新疆杏种群亲缘关系及起源研究》,利用简化基因组(RAD-seq)技术揭示了杏组植物的遗传多样性、种群结构和亲缘关系。根据廖康课题组的研究,普通杏的传播路径是以中国西北部(伊犁河谷)为起点,并通过中亚传播,最终流入欧洲,通过持续和广泛的基因流动,不同生态群的杏种质既相互联系又存在遗传差异。

“新疆北部伊犁等地的野杏是第三纪后期保留下来的孑遗物种,对世界杏的栽培驯化起重要作用。”廖康说。

新疆杏品种资源丰富,目前已知100余个杏品种。据了解,2019年,新疆杏树种植面积近200万亩,鲜杏产量120万吨左右,面积和产量均居全国首位,在国际杏产品市场中占据重要地位。

廖康介绍,这项研究先后获得国家重点研发计划、自治区重点研发计划等项目资金支持,为杏种质资源进一步改良和有效利用提供了理论依据。

专家解读

为何说“杏从新疆来”?

为何说普通杏最初起源与传播的根源在中国新疆?5月8日,课题组两位主要成员,自治区特色林果业发展科技支撑首席专家、新疆农业大学林学与园艺学院教授廖康和新疆农业大学林学与园艺学院博士李雯雯接受本报记者采访。

基因组数据为研究打开新视角

谈及杏的起源与传播,“基因”是一个关键词。正是一组组严密的基因组数据,为廖康课题组研究杏的遗传多样性和驯化打开了一个新视角,确定了研究方向。

廖康说,研究中,课题组先后收集了168份杏种质,利用限制性内切酶在全基因组范围进行酶切,快速鉴定高准确性的变异标记信息,获得417961个高质量的单核苷酸多态性位点,其中91.94%与参考基因组成功比对,共产出192Gb原始数据,平均每个样本1.14Gb,确保了群体遗传分析的准确性。

据了解,全世界杏组植物划分为中亚生态群、华北生态群、欧洲生态群、准噶尔-伊犁生态群、东北亚生态群和华东生态群。

研究数据表明,准噶尔-伊犁生态群杏种质在个体等位基因数、观测杂合度和核苷酸多样性等方面表现出更高的遗传多样性。

廖康解释,这项研究是基于RAD-seq了解分布于不同地理生态群杏种质群体遗传多样性、群体结构和遗传关系,阐明了不同生态群间的系统发育关系,为野生和栽培杏提供了丰富的基因组资源,也为杏的遗传改良和分子育种作出重要贡献。

基因流是杏的起源与驯化的“解码器”

研究过程中,另一个关键词“基因流”,如同一个“解码器”,揭示杏起源的奥秘所在,助推科学研究不断深入。

李雯雯说,带有遗传信息的DNA片段称为基因,生物个体从其发生地分散出去而导致不同种群之间基因交流的过程称为基因流。通过提取样本中的DNA、文库制备与测序和数据分析等试验流程,最终分析得出,中亚生态群是由准噶尔-伊犁生态群驯化而来。

科研人员研究得出,华北生态群和欧洲生态群的群体结构和基因流都显示具有西伯利亚杏的遗传背景,这两个群体应该被视为杂交群体,通过持续和广泛的基因流动与西伯利亚杏相联系。

近年来,科研人员对5个与之相关的生态群杏种质的基因流进行分析,观察到基因从东北亚生态群流向华北生态群。从地理位置上来看,这两个群体距离较近,可能是华北生态群种质混入了西伯利亚杏的种质。而欧洲、华北生态群与中亚生态群之间,基因流流动更为广泛,这可能反映了它们在驯化和育种过程中杂交产生的许多基因组成分是相同的。

种质资源传播路径广泛,远隔万水千山,新疆北部伊犁等地的野杏是怎样向中亚、欧洲传播的呢?廖康课题组认为,新疆南部与伊犁河谷只有一山之隔,天山南北之间有若干通道。从地缘角度考虑,南疆的栽培杏很可能是由伊犁河谷的野杏传播演化而来。

课题组还认为,从历史角度来看,通过丝绸之路,新疆杏走向中亚,远及欧洲。丝绸之路沿线有广泛的文化交流,历史和商业的影响可能促成了这种独特的栽培杏发展,并在种质资源的交流、交换和传播中发挥了重要作用。

守护好珍贵的天山野果林

本次研究为杏种质资源的进一步改良和有效利用提供理论依据,对守护好珍贵的天山野果林也具有积极意义。

天山山脉有我国面积最大、种类最丰富的原始野生果树林,是苹果、李等多种果树的起源地之一,被誉为野果林活体保存基因库,对现代经济果木的品质改良、优良品种的筛选及分子遗传育种都具有重要意义。但是,近几十年来天山野果林分布区域面积逐步萎缩,在天山野果林中寻找合适的样本,并非易事。

李雯雯回忆,2017年春天,伊犁河谷遭遇恶劣天气,杏花受冻,严重影响了杏树坐果率,秋天他们一行人在几个县的野果林里跑,只觅得零星几个野杏子。

为了保护天山野果林,2016年科技部启动了“天山野果林退化生态系统保育与健康调控关键技术”项目,为期5年,由国内十余家科研单位联合攻关。经过科研人员不懈努力,项目在生态退化、病虫害以及人工恢复等研究方面取得了重大进展,并发现了多个基因种质资源。

目前,廖康带领团队继续奋斗在保护和研究天山野果林的路上。他认为恢复天山野果林,还要从果苗抓起,保护好每一种种质资源。

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责任编辑:冶晓玲
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