華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（簡(jiǎn)稱“華農(nóng)”）科研團(tuán)隊(duì)破譯荔枝基因密碼,！1月4日,，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭完成的重大研究成果《高雜合度荔枝基因組中兩個(gè)不同單倍型表明早晚熟栽培品種各自獨(dú)立馴化》登上《自然—遺傳學(xué)》（Nature Genetics）。荔枝基因密碼的破譯將為未來荔枝功能基因組研究提供重要的參考,，對(duì)促進(jìn)荔枝品種改良和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義,。同時(shí)，對(duì)于把荔枝產(chǎn)期從過去的2個(gè)月為主延長(zhǎng)至4個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間,，減少鮮果季節(jié)性銷售壓力,、提升荔枝種植效益非常重要。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)荔枝科研重大成果發(fā)表在《自然—遺傳學(xué)》（Nature Genetics）
證明云南是世界荔枝唯一起源中心
論文“Two divergent haplotypes from a highly heterozygous lychee genome suggest independent domestication events for early and late-maturing cultivars”（高雜合度荔枝基因組中兩個(gè)不同單倍型表明早晚熟栽培品種各自獨(dú)立馴化）通訊作者包括華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究員李建國(guó),、教授夏瑞,、研究員陳厚彬，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校教授Ray Ming，紐約州立大學(xué)布法羅分校博士Victor Albert,。第一作者為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授胡桂兵,、博士生馮筠庭、教授劉成明,、教授吳振先,，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員向旭，新加坡南洋理工大學(xué)博士Jarkko Saloj?rvi和中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員王家保,。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究員李建國(guó)介紹研究成果
這項(xiàng)研究中,，科學(xué)家們利用二代Illunina、三代PacBio,、Hi-C和10XGenomics等最新的基因組測(cè)序數(shù)據(jù),，通過優(yōu)化基因組組裝策略，完成“妃子笑”荔枝基因組假染色體水平的組裝,，主要含15條假染色體序列,，大小470 Mb，雜合度2.27%,，組裝完整度BUSCO評(píng)估96.2%,；同時(shí)完成基因組編碼基因的結(jié)構(gòu)注釋，得到31,896個(gè)結(jié)構(gòu)基因,，注釋完整度BUSCO評(píng)估94.8%,，充分表明所獲得的“妃子笑”荔枝基因組質(zhì)量非常高。荔枝基因密碼的破譯將為未來荔枝功能基因組研究提供重要的參考,。
項(xiàng)目組利用72份荔枝資源重測(cè)序數(shù)據(jù),，鑒定到3.88 M高質(zhì)量的SNPs（單核苷酸多態(tài)性）位點(diǎn)，提出了荔枝“一個(gè)起源中心,、兩個(gè)獨(dú)立馴化事件”假說,，證明了云南是世界荔枝唯一起源中心，有助于消除國(guó)外學(xué)者有人認(rèn)為荔枝也可能起源于越南的認(rèn)知,。
“云南是野生荔枝的起源中心,，它沿著西江傳播，在海南形成野生荔枝種群的一個(gè)主要棲息地,；此后,，云南和海南野生荔枝分別獨(dú)立馴化為特早熟和晚熟品種，特早熟品種和晚熟品種再進(jìn)一步雜交形成早熟與中熟品種,?！比A南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院研究員李建國(guó)說，在云南,，人工栽培馴化后培育出特早熟荔枝品種,；而云南的野生荔枝沿西江流域向東和向南傳播,，到海南島后在環(huán)境變化影響下發(fā)生獨(dú)立的馴化事件，產(chǎn)生了晚熟性狀,。
野生荔枝在云南,、海南得到馴化，為何廣東會(huì)成為荔枝生產(chǎn)第一大??？李建國(guó)說，現(xiàn)有的包括“妃子笑”在內(nèi)的多個(gè)荔枝早熟,、中熟品種,，可能來自于云南、海南的品種在廣東等地相遇后雜交而成,，它們因基因組高度雜合具有更強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì),，從而形成更好的經(jīng)濟(jì)性狀。廣東氣候條件,、土壤環(huán)境適宜,，產(chǎn)生了眾多優(yōu)良的荔枝主栽品種，從而成為我國(guó)最重要的荔枝產(chǎn)區(qū),。
揭示開花早晚的調(diào)控機(jī)制
“世間珍果更無加,，玉雪肌膚罩絳紗?！蹦壳埃笾Ξa(chǎn)業(yè)是我國(guó)南方亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè),，2021年國(guó)內(nèi)荔枝生產(chǎn)總產(chǎn)值達(dá)140億元以上,。廣東是全國(guó)荔枝第一大省，面積和產(chǎn)量占“半壁江山”,。
荔枝鮮果上市主要集中在5至7月,，生產(chǎn)中時(shí)常出現(xiàn)果品季節(jié)性過剩，嚴(yán)重影響了荔枝種植的經(jīng)濟(jì)效益,。
“這一問題出現(xiàn)的根本原因是荔枝中熟品種多,，加之兩廣為中緯度的中熟產(chǎn)區(qū)，開花期集中,，導(dǎo)致果實(shí)成熟期相近,，在短時(shí)間內(nèi)集中上市?！眹?guó)家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家,、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究員陳厚彬說。
該論文從基因組層面對(duì)荔枝開花調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,，發(fā)現(xiàn)荔枝中一段特定的DNA序列缺失,，可能是導(dǎo)致荔枝不同花期形成的重要因素,。這一段DNA片段缺失出現(xiàn)在一對(duì)CONTANS-like (COL)基因之間，它可能通過調(diào)控這兩個(gè)COL基因的表達(dá),，從而影響荔枝開花時(shí)間,，因?yàn)镃OL基因是植物開花時(shí)間光周期調(diào)控通路中的一個(gè)關(guān)鍵基因。
“這一段DNA序列缺失與荔枝花期早晚關(guān)系緊密,?！?華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院教授夏瑞進(jìn)一步解釋說，來源于云南的特早熟品種基因組有這個(gè)缺失,，但來源于海南的晚熟品種中沒有,。而“妃子笑”作為特早熟和晚熟的雜交種，則是“雜合”的缺失,，也就是說“妃子笑”的兩條同源染色體中其中一條（來源于特早熟的父本）有這個(gè)缺失,，而另外一條（來源于晚熟的母本）沒有。這也正好與“妃子笑”的開花期在特早熟和晚熟之間相對(duì)應(yīng),?！?/span>
COL基因之間的DNA片段缺失,。
陳厚彬說,，開花期和成熟期是荔枝品種最重要的特征，“DNA序列缺失”可以開發(fā)為簡(jiǎn)便的分子標(biāo)記,，用于選育極早或極晚開花的荔枝新品種,。這對(duì)于把荔枝產(chǎn)期從過去的2個(gè)月為主延長(zhǎng)至4個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間，減少鮮果季節(jié)性銷售壓力,、提升荔枝種植效益非常重要,。
同時(shí)，借助于荔枝全基因組測(cè)序結(jié)果,，未來結(jié)合重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù),，可能揭示荔枝一些復(fù)雜性狀的遺傳規(guī)律和表觀遺傳控制機(jī)制，為破解某些優(yōu)質(zhì)荔枝品種低產(chǎn)與“大小年”結(jié)果及改善果實(shí)貯藏性提供技術(shù)研發(fā)新思路,。
三代人的接“荔”傳承
“高質(zhì)量荔枝參考基因組測(cè)序工作的完成,，標(biāo)志著荔枝研究將全面進(jìn)入功能基因組大數(shù)據(jù)時(shí)代?！?華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院院長(zhǎng)胡桂兵說,，相信未來基于荔枝基因組大數(shù)據(jù)開展的研究會(huì)越來越多，水平會(huì)越來越高,，對(duì)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用也會(huì)越來越大,。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院院長(zhǎng)胡桂兵介紹華農(nóng)荔枝研究團(tuán)隊(duì)
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在荔枝研究方面具有雄厚的根基。早在1982年,，華南農(nóng)學(xué)院（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)前身）和廣東省農(nóng)業(yè)廳牽頭成立了“廣東省荔枝科技協(xié)作組”,，時(shí)任華南農(nóng)學(xué)院副院長(zhǎng)的李沛文擔(dān)任組長(zhǎng),；2008年，荔枝納入50個(gè)國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系之一,，研究員陳厚彬當(dāng)選為國(guó)家荔枝產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家,，體系18個(gè)崗位科學(xué)家中有9位來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)；2019年,，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)荔枝科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)被評(píng)為“神農(nóng)中華科技獎(jiǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”,。
經(jīng)過老中青三代人近四十年的接力攻關(guān)，育成了冰荔,、觀音綠,、嶺豐糯、井崗紅糯,、巨美人等新品種19個(gè),；在Nature Genetics等植物學(xué)和園藝學(xué)頂級(jí)期刊發(fā)表高水平論文300多篇；出版《荔枝學(xué)》等專著11本,；授權(quán)發(fā)明專利15件,；獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)16項(xiàng)，其中“果菜采后處理及貯藏保鮮工程技術(shù)研究與開發(fā)利用”和“荔枝高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用”分別于2001和2014年獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),；建立了省部級(jí)以上科技平臺(tái)7個(gè),。
“我們目前正與國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作，旨在以荔枝基因組研究為基礎(chǔ),，對(duì)更多原產(chǎn)于我國(guó)的具有重要經(jīng)濟(jì)性狀的無患子科作物開展基因組方面的研究,，如龍眼、紅毛丹,、無患子（皂莢）,、倒地鈴等，通過更廣泛和更全面的比較基因組對(duì)比分析,，對(duì)無患子科作物共性或特異性生物學(xué)問題進(jìn)行探索性研究?！毕娜鹧a(bǔ)充說,，主要研究方向包括成花誘導(dǎo)、特殊風(fēng)味和香味形成的次生代謝產(chǎn)物,、花果發(fā)育調(diào)控機(jī)制等,。
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