西北农林科技大学园艺学院张东教授团队联合法国国家研究中心揭示东亚苹果野生近缘种对欧洲苹果砧木和中国栽培苹果的遗传贡献

　　近日，西北农林科技大学园艺学院果树发育生物学团队在《Molecular Ecology》在线发表了题为“The East Asian wild apples, Malus baccata （L.） Borkh and Malus hupehensis （Pamp.） Rehder., are additional contributors to the genomes of cultivated European and Chinese varieties”的研究论文。该论文揭示东亚苹果野生近缘种对欧洲苹果砧木和中国栽培苹果的遗传贡献，该研究对于理解苹果等多年生果树复杂的驯化历史、指导苹果种质资源利用和育种实践均具有重要意义。

 

　　多年生果树与一年生作物驯化过程不同，其驯化过程中与近缘野生种的基因流塑造了两者之间进化模式和速度的显著差异。苹果作为世界上多年生果树的标志性物种和全球主要水果作物之一，其复杂驯化过程和野生近缘种对栽培苹果基因组遗传构成和贡献的深入解析对指导苹果遗传改良具有重要意义，目前，对欧洲栽培苹果的驯化历史已有较清楚的研究，但对苹果砧木和中国栽培苹果的驯化历史认识十分有限。

 

　　园艺学院张东教授团队联合法国国家研究中心完成了71个苹果属个体的重测序，同时整合了前人发表的苹果二代测序数据，共分析了168个苹果个体。其中包括7个中国本土栽培种个体，30个现代苹果栽培种个体，25个砧木品种个体，4个观赏用品种个体，43个赛威士野生苹果个体（M. sieversii），18个山荆子个体（M. baccata），11个森林苹果个体（M. sylvestris），以及30个其他苹果属物种个体，并使用群体基因组学方法探究了东亚野生苹果物种对欧洲和中国砧木和在苹果基因组的贡献和野生苹果与栽培苹果的基因流的情况。

 

　　基于SNP数据的种群遗传结构分析表明，东亚地区的野苹果山荆子M. baccata和湖北海棠M. hupehensis 形成了一个单一的泛群，欧洲栽培苹果和砧木则隶属于同一个基因库，而中国栽培苹果和砧木则是三个野生苹果基因库的混合种群，且各个种群之间存在基因交流现象（图1）。基于溯祖理论的近似贝叶斯随机森林模型分析表明，欧洲栽培苹果在向西传播过程中欧洲野生苹果M. sylvestris与之产生了基因交流。欧洲苹果砧木则同时与东亚野生苹果产生了基因渐渗。对中国栽培苹果和砧木数据的分析发现，中国苹果进化历史与欧洲苹果并不相同，东亚地区山定子M. baccata、湖北海棠M. hupehensis与中国栽培苹果和砧木之间都检测到基因流，表明苹果的驯化过程涉及来自多个地理区域的多个苹果野生近缘种的基因流（图2）。

 

　　园艺学院张东教授为该论文通讯作者，博士研究生陈锡龙和法国国家研究中心Amandine Cornille研究员为共同第一作者。该项研究工作获得国家重点研发计划、唐仲英基金会“仲英青年学者”和学校“双一流”建设专项等项目的资助。

 

　　文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.16485