“橘生淮南” 日本科学家对中国柑橘属水果进行基因分析

来源: 生物360 / 作者: 2021-07-28
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柑橘类水果以其美味和健康的特点在世界各地都很受欢迎。在日本,小小的 shiikuwasha 和装饰性 tachibana 具有特殊的文化和历史意义。然而,这两个品种和其他东亚柑橘的起源一直是个谜,直到现在。

在一项发表在《Nature Communications》杂志上的新研究中,来自冲绳科学技术研究生院 (OIST) 的科学家和来自其他研究所的合作者分析了来自东亚 mandarin 家族的 69 个基因组,以及他们在亚洲大陆的亲戚,揭示了一个广泛的隔绝、长途旅行和杂交。

故事始于中国南部的湖南省,这里是野生柑橘多样性的中心,也是最著名的柑橘的遗传来源。当科学家们重新分析先前公布的基因组数据时,他们意外地发现,这个山区的野生桔子分为两个亚种。

加州劳伦斯伯克利国家实验室 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 的研究合作者 Dr. Guohong Albert Wu 说:“我们发现,这些柑橘亚种中的一个可以产生与母亲基因相同的后代。像许多其他植物一样,野生柑橘通常是在父亲的花粉与母亲的卵子结合时进行繁殖的,在种子中混合了来自父母双方的基因。但我们在中国南方的 Mangshan 发现了一种野生桔子的亚种,这种桔子的种子含有一模一样的母亲的 DNA,没有父亲的任何输入。因此,种子长成了母树的克隆体。”

回到冲绳,研究人员更仔细地研究了一种奇怪的类似 shiikuwasha 的柑橘,这种柑橘能结出小而酸的果实,由于没有什么商业价值,一直被当地农民忽视。令他们惊讶的是,他们发现这种奇怪的柑橘代表了一种以前从未被描述过的物种,他们将其命名为 Ryukyu mandarin,或者更正式的 Citrus ryukyuensis。与众所周知的无性繁殖的 shikuwasha 不同 (就像 Mangshan 的亚种),新物种总是有性繁殖。

值得注意的是,研究人员发现,所有的 shiikuwasha 都是一种非常特定类型的杂种——一个亲本来自当地的琉球种(Ryukyu),另一个来自亚洲大陆。令人惊讶的是,所有的 shiikuwasha 都有同一个大陆 mandarin 父母,这意味着所有的 shiikuwasha 都是同父异母的兄妹。

他们得出的结论是,数万年前,亚洲大陆上的官员通过人类或自然方式被运送到后来成为琉球群岛的土地上。在那里它与当地的琉球柑橘交配。研究人员将这种亚洲大陆 mandarin 的祖先追溯到 Mangshan,在那里它获得了无性繁殖的能力。这种能力遗传给了它的后代。

因此,今天在冲绳市场上发现的所有 shiikuwasha 品种都是这种交配的后代,并进行无性繁殖,使像金色 shiikuwasha 这样稳定的品种得以代代相传。

那么 tachibana 和其他东亚 mandarin 又如何呢?

OIST 分子遗传学博士后 Chikatoshi Sugimoto 博士解释说:“它们都是杂交品种! tachibana 的谱系似乎也起源于新发现的琉球种和另一种来自中国的 mandarin,但它的诞生地可能是现在的日本大陆。”

他们不仅发现了 shikuwasha 和 tachibana 的基因模式,研究人员还发现了另一个同父异母的兄弟家族,包括各种传统的 Ryukyu 品种——oto, kabuchii, tarogayo,和其他未命名的柑橘属。这一家族现在被研究人员称为 “yukunibu”(冲绳当地语言中的酸柑橘),比 shikuwasha 和 tachibana 要年轻得多。它产生于著名的 kunenbo——也是温州蜜柑之父——与当地的琉球 mandarin 杂交。大约 4-500 年前,kunenbo 通过海上贸易从印度支那带到冲绳。与 shiikuwasha 和 tachibana 的大陆父母一样,由于其遥远的 Mangshan 血统,它也能够通过种子克隆自己,并将这一特性遗传给了它的后代。

OIST 分子遗传学部门的首席研究员 Dan Rokhsar 教授总结道:“解开柑橘多样化的故事及其与该地区生物地理的关系是一件很有趣的事情。但它也可能有商业价值。还有其他可能的混合类型吗? 我们能否创造出新的杂交品种,使其更能抵御疾病或干旱,或者具有其他理想的特性? 通过回顾过去,我们可以为未来创造各种可能性。”

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原文检索:10.1038/s41467-021-24653-0

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