荔枝基因组——这种热带水果有个多彩的故事

它们外表多刺，内心香甜，因其标志性的粉色外壳和珍珠般芬芳的果实而广受喜爱。在美国，你可能会在珍珠奶茶、冰淇淋或鸡尾酒中遇到它们。你也可以剥它们的皮，吃新鲜的。

荔枝自古以来就在中国种植，其栽培记录可以追溯到大约2000年前。在唐朝，人们对新鲜荔枝情有独钟，一位皇帝甚至设立了专门的马匹接力赛，将从遥远的南方收获的荔枝送到朝廷。

现在，科学家们已经利用基因组学来更深入地研究荔枝的历史。在这个过程中，他们也发现了有助于塑造物种未来的洞见。

“荔枝是一种重要的热带农业作物，属于无患子科，是东亚最具经济效益的水果作物之一，尤其是对中国南方农民的年收入来说。”华南农业大学园艺学院教授、该研究的资深作者Jianguo Li博士说。“通过对野生和栽培荔枝品种进行测序和分析，我们能够追溯荔枝的起源和驯化历史。我们证明，极早和晚熟品种分别源自云南和海南的独立人类驯化事件。”

此外，“我们确定了一种特定的遗传变异，即一段被删除的遗传物质，它可以被开发为一种简单的生物标记，用于筛选不同开花时间的荔枝品种，为未来的育种计划做出重要贡献。”华南大学同一所大学的教授、该研究的另一位资深作者Rui Xia博士补充道。

“就像拼图一样，我们正在拼凑人类使用荔枝的历史，”布法罗大学进化生物学家Victor Albert博士说，他也是这项研究的资深作者。“这些是我们的研究讲述的主要故事:荔枝的起源，有两种不同的驯化，以及发现了一种基因缺失，我们认为，这种基因缺失导致了不同时间的水果和花的不同品种。”

这项研究将发表在1月3日的《Nature Genetics》杂志上。该项目由SCAU牵头，与来自中国、美国、新加坡、法国和加拿大的大型国际团队合作。

一种深受人们喜爱的水果，它被驯化了不止一次

为了进行这项研究，科学家们为一种名为“妃子笑”的广受欢迎的荔枝品种制作了高质量的“参考基因组”，并将其DNA与其他野生和养殖品种的DNA进行了比较。(所有栽培品种都属于同一种，荔枝)。

研究表明，荔枝树(Litchi chinensis)可能不止一次被驯化:野生荔枝起源于中国西南部的云南，向东和向南传播到海南岛，然后在这两个地方分别被驯化，分析表明。

在云南，人们开始培育非常早开花的品种，而在海南，人们开始培育晚开花的品种，在一年的晚些时候结果。最终，这两个地区的品种间的杂交产生了杂交品种，包括“妃子笑”，这种品种至今仍然非常流行。

这些事件的确切时间尚不确定。例如，研究表明，一个里程碑，云南和海南的L. chinensis种群之间的进化分裂，发生在驯化之前，可能发生在18000年前。但这只是一个估计；其他解决方案也是可能的。尽管如此，该分析还是为荔枝的进化史及其与人类的联系提供了一个迷人的视角。

这棵荔枝树什么时候开花?一个简单的基因测试就能告诉你

这项研究不仅为荔枝的历史增添了新的篇章；它还提供了对开花时间的深入观察，这是农业中一个极其重要的特征。

“早熟荔枝和晚熟荔枝来自不同的地方，并且是独立驯化的，”Albert博士说。“这本身就是一个有趣的故事，但我们也想知道这些差异的原因：为什么这些品种在不同的时间结果实和开花？”

通过比较许多荔枝品种的DNA，研究小组发现了一种基因变体，可以用来建立一种简单的检测方法，用于识别早花和晚花荔枝植株。

这种变异是一种缺失——缺失的DNA片段——位于与开花相关的两个基因附近，可能有助于控制其中一个或两个基因的活动。

开花较早的云南品种有缺失，从双亲遗传。成熟晚的海南品种根本没有。而费子孝——一种来自两个地区人群的DNA数量几乎相等的杂交种——是“杂合”的缺失，这意味着它只有一个拷贝是从一个父母那里遗传来的。这是有道理的，因为妃子笑开得早，但不是特别早。

Albert说：“这对育种者非常有用。因为荔枝是易腐的，开花时间对于延长荔枝上市的季节非常重要。”

对荔枝基因组进行测序只是个开始

SCAU的团队启动了荔枝基因组研究，作为一个更大项目的一部分，该项目希望大大扩展我们对同一家族中重要开花植物——无患子科植物DNA的了解。

“无患子科是一个大家族，包括许多经济上重要的植物，”Xia教授说。“到目前为止，只有少数植物，包括荔枝、龙眼、红毛丹、黄角树（yellowhorn）和枫树，已经完成了全基因组测序。”

Xia补充道：“我们，SCAU园艺学院，正在进行一项大型合作项目，对更多原产于中国且具有经济重要性的无患子科物种进行测序，如红毛丹、无患子（皂荚）和气球藤（balloon vine），旨在对无患子科基因组学进行广泛而彻底的比较基因组学研究。主要研究方向将是开花、导致风味和香味的次生代谢、花和果实的发育等。”

自然遗传学

10.1038/s41588-021-00971-3