“梨天然不能‘近親繁殖’”“新疆梨其實(shí)是亞洲梨和西洋梨的‘混血兒’”……近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院梨工程技術(shù)研究中心主任張紹鈴教授團(tuán)隊(duì)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(xì)的“族譜”。文章不僅揭示了梨的起源與傳播路徑，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了亞洲梨與西洋梨的獨(dú)立馴化事件。

  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(shù)，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(rèn)為，大約6500—5500萬(wàn)年前梨屬起源于中國(guó)。目前，我國(guó)是世界產(chǎn)梨大國(guó)，年產(chǎn)量占世界總量的60%以上。

  “中國(guó)、日本、韓國(guó)都以亞洲梨為主，果實(shí)以圓形為主，口感甜脆，在樹(shù)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(guó)家以西洋梨為主，果實(shí)以葫蘆形為主，采收后通常需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(gè)，統(tǒng)稱為西洋梨。”張紹鈴告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

  這些表型上的差異來(lái)源于種質(zhì)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(guān)系的難度。但隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，梨的身世不再成謎。

  2012年，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心牽頭，以世界栽培面積的品種“碭山酥梨”為樣品，完成了國(guó)際上梨的精細(xì)基因組圖譜繪制工作。隨后，科學(xué)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(jìn)化歷程提供了便利。

  這一次，張紹鈴團(tuán)隊(duì)收集了來(lái)自26個(gè)國(guó)家的113份代表性梨種質(zhì)資源，并進(jìn)行了重測(cè)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(wàn)年前，就像是為梨這個(gè)大家族描繪了一個(gè)完整又詳細(xì)的“族譜”。最終證實(shí)了梨最早起源于中國(guó)西南部，經(jīng)亞歐大陸傳播到中亞地區(qū)，到達(dá)亞洲西部和歐洲，并經(jīng)過(guò)獨(dú)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(yáng)春三月，正是“千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi)”的時(shí)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(cè)測(cè)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(jié)實(shí)，如果方圓幾里地只有一棵梨樹(shù)，那么它將很難結(jié)果。

  除了梨，還有蘋(píng)果、李、杏等這些薔薇科果樹(shù)都是自交不親和類型，也就是說(shuō)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(jié)婚一樣。已有研究證實(shí)，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(shù)經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化，演化出自交不親和，抑制自交，促進(jìn)維持了梨的多樣性。但是，這一生殖特點(diǎn)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(guān)系的研究一直是難點(diǎn)，對(duì)不同種的分化和遺傳關(guān)系也一直未有清楚的認(rèn)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(guò)“通婚”，從而形成了一個(gè)新的種間雜交種——新疆梨，這個(gè)栽培種以熟知的“庫(kù)爾勒香梨”為代表，其果實(shí)香甜細(xì)膩，深受消費(fèi)者青睞，是我國(guó)主要出口品種。

  據(jù)論文作者吳俊教授介紹，大約在6.6—3.3百萬(wàn)年前，梨分化為亞洲梨和西洋梨兩大種群。也就是說(shuō)，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(zhǎng)發(fā)育、抗性等重要性狀相關(guān)的候選基因，例如，果實(shí)大小、糖酸、石細(xì)胞、香味形成等。其中，糖合成代謝相關(guān)的基因最多，表明梨果實(shí)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(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)形成等分子機(jī)制，及重要功能基因開(kāi)辟了新途徑，還為培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種提供了全新科技支撐平臺(tái)。