“梨天然不能‘近親繁殖’”“新疆梨其實是亞洲梨和西洋梨的‘混血兒’”……近日，南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院梨工程技術研究中心主任張紹鈴教授團隊于期刊《生物基因》在線發(fā)表了研究論文，給全球梨的大家族描繪了一本詳細的“族譜”。文章不僅揭示了梨的起源與傳播路徑，同時發(fā)現(xiàn)了亞洲梨與西洋梨的獨立馴化事件。
梨起源于中國西南部
梨子好吃，身世卻一直撲朔迷離。
“梨是世界性栽培的重要果樹，其栽培歷史可以追溯到3000多年前。”張紹鈴教授介紹。業(yè)界一般認為，大約6500—5500萬年前梨屬起源于中國。目前，我國是世界第一產(chǎn)梨大國，年產(chǎn)量占世界總量的60%以上。
“中國、日本、韓國都以亞洲梨為主，果實以圓形為主，口感甜脆，在樹上成熟后即可采食。目前的栽培種主要包括白梨、砂梨、秋子梨和新疆梨；而歐美國家以西洋梨為主，果實以葫蘆形為主，采收后通常需要經(jīng)過一段時間類似獼猴桃那樣的‘后熟’才能食用，口感軟綿，酸甜，具有濃郁芳香味。栽培種只有1個，統(tǒng)稱為西洋梨。”張紹鈴告訴科技日報記者。
這些表型上的差異來源于種質的遺傳變異的差異。各種梨品系屬于梨屬的不同種，這增加了鑒定不同梨親緣關系的難度。但隨著測序技術的發(fā)展，梨的身世不再成謎。
2012年，由南京農(nóng)業(yè)大學梨工程技術研究中心牽頭，以世界栽培面積最大的品種“碭山酥梨”為樣品，完成了國際上首個梨的精細基因組圖譜繪制工作。隨后，科學家又完成了歐洲梨“巴特利特梨”的基因圖譜線繪制，為研究梨的遺傳變異、進化歷程提供了便利。
這一次，張紹鈴團隊收集了來自26個國家的113份代表性梨種質資源，并進行了重測序和群體遺傳研究，將梨的繁衍和變遷歷史一直追溯到了數(shù)百萬年前，就像是為梨這個大家族描繪了一個完整又詳細的“族譜”。最終證實了梨最早起源于中國西南部，經(jīng)亞歐大陸傳播到中亞地區(qū)，最后到達亞洲西部和歐洲，并經(jīng)過獨立馴化形成了現(xiàn)在的亞洲梨和西洋梨兩大種群。
“自交不親和”維持梨的多樣性
每到陽春三月，正是“千樹萬樹梨花開”的時節(jié)。然而大家不知道的是，從瑩白秀麗的梨花到脆嫩多汁的梨果，并不是順理成章的事，還需要人們“牽線搭橋”。
給傲嬌的“梨花女神”做媒不是件容易的事，除了看適栽性、花期是否匹配之外，還得“測測姻緣”。這“姻緣”指的就是梨基因。
梨為典型的自交不親和性物種，同一品種授粉后通常不能正常結實，如果方圓幾里地只有一棵梨樹，那么它將很難結果。
除了梨，還有蘋果、李、杏等這些薔薇科果樹都是自交不親和類型，也就是說必須要不同品種相互授粉才可以，就像人類為了優(yōu)生優(yōu)育，禁止近親結婚一樣。已有研究證實，自然界中大概有60%的高等植物表現(xiàn)出自交不親和性，其中大多數(shù)都屬于配子體型自交不親和性這一類型。
梨樹經(jīng)過漫長的進化，演化出自交不親和，抑制自交，促進維持了梨的多樣性。但是，這一生殖特點使得梨的雜合度非常高，品種資源間存在廣泛的基因交流和遺傳重組。因此，梨的遺傳背景及關系的研究一直是難點，對不同種的分化和遺傳關系也一直未有清楚的認知。
甜度提高是人工馴化重要方向
有趣的是，研究還發(fā)現(xiàn)，在2000多年前，亞洲梨和西洋梨曾發(fā)生過“通婚”，從而形成了一個新的種間雜交種——新疆梨，這個栽培種以熟知的“庫爾勒香梨”為代表，其果實香甜細膩，深受消費者青睞，是我國主要出口品種。
據(jù)論文第一作者吳俊教授介紹，大約在6.6—3.3百萬年前，梨分化為亞洲梨和西洋梨兩大種群。也就是說，在成為栽培種之前，野生的亞洲梨與西洋梨就分化了，由于東、西方人的不同馴化方向而形成了差異較大的栽培種群。研究發(fā)現(xiàn)，在亞洲梨和西洋梨基因組的選擇馴化區(qū)間，存在與生長發(fā)育、抗性等重要性狀相關的候選基因，例如，果實大小、糖酸、石細胞、香味形成等。其中，糖合成代謝相關的基因最多，表明梨果實的甜度提高是人工馴化的重要方向。
據(jù)專家介紹，繪制梨家族的基因圖譜，不僅為揭示梨的自交不親和性、樹體生長發(fā)育規(guī)律、果實發(fā)育及品質形成等分子機制，及重要功能基因開辟了新途徑，還為培育高產(chǎn)、優(yōu)質新品種提供了全新科技支撐平臺。
