野生種基因組支招桃產業“上山下灘”

　　桃子是一種人見人愛的水果。為了促進桃產業綠色發展，讓桃樹適應更多生存環境，科學家將目光投向了分布更廣泛、抗性更高、適應能力更強的桃野生近緣種。

　　近日，中國農業科學院鄭州果樹研究所（以下簡稱鄭果所）桃資源與育種創新團隊與國內外研究團隊合作，發布了桃的4個野生近緣種的高質量泛基因組，發掘了桃野生近緣種的抗性基因，對桃產業結構調整、綠色發展和桃樹“上山下灘”發展趨勢具有重要意義。相關成果發表在《BMC生物學》（BMC Biology）。

　　生長在惡劣環境的桃野生種

　　桃起源于我國，種質資源豐富。論文共同通訊作者、鄭果所研究員王力榮告訴《中國科學報》，桃共有4個野生近緣種，在我國均有大量自然群體分布。其中，光核桃分布在青藏高原，高原適應能力強；山桃分布范圍廣，且集中分布在太行山、燕山山脈，開花很早；甘肅桃主要分布在甘肅，抗根結線蟲；新疆桃分布在新疆，抗旱能力強。

　　“經過自然環境的漫長洗禮，桃野生近緣種獲得了珍貴的抗性品質。光核桃抗生長期低溫和高海拔脅迫，山桃抗桃蚜、抗寒，甘肅桃抗南方根結線蟲。”論文共同通訊作者、鄭果所研究員曹珂說。

　　野生近緣種很多分布在環境惡劣、土壤貧瘠的環境，含有抗性基因，抗逆境、抗病蟲能力強。“野生種的抗性基因可以用于改良栽培品種的抗性，減少農藥使用量，對環境保護和綠色發展具有積極作用。”王力榮說。

　　當前，全球糧食安全問題備受關注，我國采取有力舉措防止耕地“非糧化”,切實穩定糧食生產,牢牢守住國家糧食安全的生命線。“果樹產業結構調整，向山坡地、灘涂地發展，不與糧食爭地，是未來的趨勢。”王力榮說，通過研究桃四個野生近緣種的泛基因組，或可借此發掘優良基因，改善栽培桃品種，使之更加適應惡劣的生長環境。

　　泛基因組揭示多個抗性基因

　　論文共同第一作者、鄭果所助理研究員李勇介紹，該研究構建了4個桃野生近緣種的高質量基因組圖譜，發現變異位點富集于基因組與環境互作關聯區域。

　　其中，山桃抗性基因數目在進化過程中顯著增加。基因組片段來源分析顯示，山桃基因組片段與光核桃和扁桃基因組相似性更高，也就是說山桃的基因組一部分來自光核桃，一部分來自山桃。“山桃可能來源于光核桃和扁桃的雜交，外源基因的導入是導致抗性基因增加的原因，揭示了山桃多抗分子機制。”李勇說。

　　根結線蟲是一種為害桃根系的蟲，會導致桃樹生長勢弱，產量低，甚至死亡。利用BSA結合比較基因組分析，他們發現，在紅根甘肅桃第2染色體頂端存在一個受到根結線蟲誘導的NBS基因。轉基因功能實驗證實，該基因具有南方根結線蟲抗性，其啟動子區35bp變異是導致抗性形成的關鍵變異。

　　此外，他們還在光核桃基因組中發現了抗寒性狀的線索。通過群體受選擇分析，他們鑒定了231個高原適應性相關基因。結合轉錄組分析，在受選擇基因中發現一個光核桃響應低溫的CBF基因，并在該基因啟動子區發現一個9bp變異，與抗寒性的形成密切相關。

　　“桃野生近緣種抗性基因的鑒定為揭示桃進化和環境適應性奠定了理論基礎，為分子標記開發和抗性育種提供了技術支撐。”王力榮說。

　　該研究材料依托國家園藝種質資源庫，受到國家重點研發計劃和中國農業科學院科技創新工程的資助。