“一騎紅塵妃子笑，無人知是荔枝來。”千百年來，荔枝都是備受人們喜愛的佳果。而它究竟是不是土生土長的“中國果”?我國科學家花了整整12年時間解碼荔枝基因組，最近終于揭開其起源馴化面紗，找到荔枝起源于中國云南的有力證據。
《自然·遺傳學》刊發了這一出自于華南農業大學研究員李建國和教授胡桂兵所負責的荔枝基因組項目的研究成果。“基因組是植物性狀形成的‘導航圖’，解碼荔枝基因組，不僅能全面提升對荔枝重要經濟性狀形成機制的認知，研發相應的育種和栽培調控技術，還能為推動其他無患子科植物，如龍眼的相關研究提供重要參考。”中國科學院院士劉耀光評價道。
力證荔枝發源于我國云南
集萬千寵愛于一身的荔枝佳果，在我國的栽培記錄可追溯到2300多年前。它的美味讓無數人為之傾倒。
可是，圍繞荔枝也有不少爭議：有人說它的出生地并非在中國云南;農戶嫌它大小年結果現象突出，導致供應鏈不穩;科學家說它缺乏基因組序列信息，制約基礎研究的深度。
“相比于柑橘、蘋果、桃等其他大宗水果，荔枝在基礎研究水平上的差距較大，且育種技術落后。破譯荔枝基因組密碼，對開發新的育種技術，促進基礎研究具有重要作用。”研究人員表示。
12年前，華南農業大學園藝學院研究員李建國所在的科研團隊決定破譯荔枝基因組密碼，揭開其起源馴化面紗。“在沒有基因組的時代，哪個地方生長有野生荔枝，它可能就被認為是起源中心。最初在我國南部發現了野生荔枝，可后來在越南也發現有野生荔枝，究竟哪里才是荔枝真正的出生地呢?”李建國說。
科研團隊從眾多荔枝中挑選出妃子笑作為研究對象，“因為它是我國栽培范圍最廣、產量最高、鮮果銷售期最長的一個主栽品種。”研究人員說。研究中，科研團隊利用二代Illumina、三代PacBio、Hi-C和10XGenomics等最新的基因組測序數據，通過優化基因組組裝策略，完成妃子笑荔枝基因組假染色體水平的組裝。
“令我們想不到的是，妃子笑基因組的雜合度高達2.27%，這在植物中非常少見。雜合度高為項目前期的基因組組裝帶來了很大的挑戰。”華南農業大學園藝學院院長胡桂兵感嘆道。
最終，科研團隊利用72份荔枝資源重測序數據，鑒定到高質量的SNPs位點，提出了荔枝“一個起源中心、兩個獨立馴化事件”假說。
“云南是野生荔枝的起源中心，它沿著西江傳播，在海南形成野生荔枝種群的一個主要棲息地;此后，云南和海南野生荔枝分別獨立馴化為特早熟和晚熟品種，特早熟品種和晚熟品種再進一步雜交形成早熟與中熟品種。”李建國打趣道，“我們發現妃子笑中的兩個單倍體基因組，一個和云南野生荔枝是一家人，另一個和海南野生荔枝是一家人。”
有望解決荔枝產期短的問題
在解決荔枝“我從哪里來”的重大問題的同時，科研團隊還解鎖了荔枝鮮果成熟期高度集中、保鮮期短、季節性過剩嚴重的調控機制。
荔枝鮮果上市主要在5至7月，比較集中。“這一問題出現的根本原因是荔枝中熟品種多，加之兩廣為中緯度的中熟產區，開花期集中，這導致果實成熟期相近，在短時間內集中上市。”國家荔枝龍眼產業技術體系首席科學家、華南農業大學研究員陳厚彬說。
在研究中，他們從基因組層面對荔枝開花調控機制進行了系統性研究，發現荔枝中一段特定的DNA序列缺失，可能是導致荔枝不同花期形成的重要因素。“這一段DNA序列缺失與荔枝花期早晚關系緊密。”華南農業大學園藝學院教授夏瑞闡釋道，“來源于云南的特早熟品種基因組有這個缺失，但海南的晚熟品種中沒有這個缺失。而妃子笑作為特早熟和晚熟的雜交種，則是‘雜合’的缺失。”他解釋，妃子笑的兩條同源染色體中，一條(來源于特早熟的父本)有這個缺失，而另外一條(來源于晚熟的母本)沒有這個缺失，這也正好與妃子笑的開花期在特早熟和晚熟之間相對應。
“開花期和成熟期是荔枝品種最重要的特征。這個DNA序列缺失可以開發為簡便的分子標記，用于不同開花期荔枝品種的選育。這對于把荔枝產期從過去的2個月延長至4個月甚至更長時間，減少鮮果季節性銷售壓力，提升荔枝種植效益非常重要。”陳厚彬表示，借助荔枝全基因組信息，未來結合更大范圍資源收集、重測序和其他多維組學技術，可以揭示荔枝一些復雜經濟性狀形成的遺傳規律和分子調控機制，為破解某些優質荔枝品種低產與“大小年”結果及改善果實貯藏性提供技術研發新思路。(葉青 陳芃辰)
