破译荔枝基因密码,揭开起源驯化面纱!华农新研究刊登《自然-遗传学》
2022-01-04 22:49 羊城晚报•羊城派 原创
荔枝产期有望延长

文/图 羊城晚报全媒体记者 陈亮 实习生 洪佳恂 通讯员 陈芃辰(署名除外)

“世间珍果更无加,玉雪肌肤罩绛纱。”广东是全国荔枝第一大省,面积和产量占全国“半壁江山”。近日,由华南农业大学李建国研究员和胡桂兵教授负责的荔枝基因组项目取得重要进展。

1月4日,由华农亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室牵头,联合广东省农业科学院、中国热带农业科学院等国内外多家单位合作完成的论文“Two divergent haplotypes from a highly heterozygous lychee genome suggest independent domestication events for early and late-maturing cultivars”(高杂合度荔枝基因组中两个不同单倍型表明早晚熟栽培品种各自独立驯化)发表于《自然-遗传学》(Nature Genetics)。通讯作者包括华农李建国研究员、夏瑞教授和陈厚彬研究员等。第一作者为华农胡桂兵教授、冯筠庭博士生、刘成明教授、吴振先教授等。

论文截图(学校供图)

“解码”荔枝基因组,提出起源驯化假说

该项研究中,科学家们利用二代Illunina等最新的基因组测序数据,通过优化基因组组装策略,完成“妃子笑”荔枝基因组假染色体水平的组装、基因组编码基因的结构注释。

项目组利用72份荔枝资源重测序数据,鉴定到3.88M高质量的SNPs位点,提出了荔枝“一个起源中心、两个独立驯化事件”假说,为云南是世界荔枝唯一起源中心提供了基因组学证据,有助于消除部分国外学者认为荔枝也可能起源于越南的认知。

华农园艺学院研究员李建国介绍:“云南是野生荔枝的起源中心,它沿着西江传播,在海南形成野生荔枝种群的一个主要栖息地;此后,云南和海南野生荔枝分别独立驯化为特早熟和晚熟品种,特早熟品种和晚熟品种再进一步杂交形成早熟与中熟品种。”

成果发布会现场

中国科学院院士刘耀光在成果发布会上表示:“基因组是植物性状形成的‘导航图’。解码荔枝基因组,不仅能全面提升对荔枝重要经济性状形成机制的认知,研发相应的育种和栽培调控技术,还能为推动其他无患子科植物如龙眼的相关研究提供重要参考。”

刘耀光院士发言

“华农荔枝科研团队不断拓展基础理论研究的广度和深度,坚持以重大研究成果为支撑,以区域特色品种为主导,以打造具有华农特色的品牌为核心,以现代企业管理为标准,促进产前、产中、产后紧密结合,积极探索产学研相结合的创新工作模式。”华农校长刘雅红表示,该校团队在《自然-遗传学》发表的高水平论文标志着学校荔枝研究达到了一个新高度,预示着荔枝科研全面进入后基因组时代。

华农校长刘雅红致辞

揭秘开花调控机制,提升荔枝种植效益

荔枝鲜果上市主要集中在5至7月,生产中时常出现果品季节性过剩,严重影响了荔枝种植的经济效益。“荔枝中熟品种多,加之两广为中纬度的中熟产区,开花期集中,导致果实成熟期相近,在短时间内集中上市。”国家荔枝龙眼产业技术体系首席科学家、华农研究员陈厚彬说。

据介绍,该论文从基因组层面对荔枝开花调控机制进行了系统性研究,发现荔枝中一段特定的DNA序列缺失,可能是导致荔枝不同花期形成的重要因素。这对于把荔枝产期从2个月延长至4个月甚至更长时间,减少鲜果季节性销售压力、提升荔枝种植效益非常重要。

COL基因之间的DNA片段缺失(学校供图)

“本次研究对推动荔枝乃至无患子科几种重要果树作物的基础研究以及育种应用等具有里程碑式的意义,同时还会对全世界热带作物研究及世界农业的基础研究具有重要参考价值。”李建国说,这进一步夯实了我国在荔枝研究方面的国际领先地位,缩小荔枝与柑橘、苹果、葡萄其他大宗果树方面研究水平的差距,实现了荔枝基础生物学研究水平的跨越式提升初步目标。

“广东高度重视荔枝产业高发展发展,提出让广东荔枝从‘小特产’升级为‘大产业’,以荔枝产业‘小切口’推动农业产业‘大变化’。”省科学技术厅副厅长李旭东提出,“希望华农以本次荔枝科研重大突破为契机,充分发挥平台人才等优势,为农业振兴、农业现代化工作提供华南智慧,助力乡村振兴,助力美丽乡村建设。”

华南农业大学荔枝团队主要成员合影(学校供图)

三代人的接“荔”传承

华农在荔枝研究方面具有雄厚地根基。早在1982年,华南农学院(华南农业大学前身)和广东省农业厅牵头成立了“广东省荔枝科技协作组”;2008年,荔枝纳入50个国家现代农业产业技术体系之一,陈厚彬当选为国家荔枝产业技术体系首席科学家,体系18个岗位科学家中有9位来自华农;如今,华农荔枝科技创新团队是一支创新能力强、国际影响力大、年龄结构合理的研发队伍,2019年被评为“神农中华科技奖优秀创新团队”。

经过老中青三代人近四十年的接力攻关,育成了冰荔、观音绿、岭丰糯、井岗红糯、巨美人等新品种19个;在《自然-遗传学》(Nature Genetics)等植物学和园艺学顶级期刊发表高水平论文300多篇;出版《荔枝学》等专著11本;授权发明专利15件;获得省部级以上奖励16项,其中“果菜采后处理及贮藏保鲜工程技术研究与开发利用”和“荔枝高效生产关键技术创新与应用”分别于2001和2014年获得国家科技进步二等奖;建立了省部级以上科技平台7个。

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