达尔文在《物种起源》的第一章,对比了家养物种和野生物种的形态差异,用来说明生物的变异是显而易见的。同时也引出来一个百年难题,物种是何时、何地被如何驯化的,在驯化过程中物种的遗传信息发生了什么样变化。在人类的短暂历史上,我们驯化了数百个物种,从广泛种植的粮食作物、经济作物到局部使用特色物种,每次的人工驯化都是人类与自然和谐对话。这些物种也对人类的文明和生活产生深远的影响。葡萄,是全世界最为广泛种植的经济作物之一,作为水果、酿酒原料,葡萄始终伴随人类文明。葡萄究竟是什么时候被驯化?在什么地区诞生?又为何传播到全世界?这些谜题始终困扰我们。
云南农业大学董扬教授团队在云南省科技厅、云南农业大学、云南生物资源保护与利用国家重点实验室、云南省生物大数据重点实验室支持下,牵头联合全球多个国家的70多科学家,发起的葡萄全球遗传资源分析计划(Grape 4K Genome Project)。该项目聚焦葡萄起源、驯化、传播的重要科学问题和学术界一直存在争议的观点,使用超大规模基因组数据和复杂的数据分析方式,在经过3年时间,彻底解析了葡萄的起源和迁徙问题,纠正了葡萄学术界存在多个争议,形成了葡萄起源和迁徙的一致观点,改写了葡萄研究的教科书,构建了可供葡萄育种的基因组、表型大数据体系,贯穿了葡萄人工选育-改良的整个过程的研究。相关研究成果以Dual domestications and origin of traits in grapevine evolution为题于3月2日发表在Science期刊上。该论文被Science选为当期封面论文。Science同期还刊发了题为Two domestications for grapes的评论文章,对该研究进行了介绍并给予了高度评价。
该葡萄溯源科研成果通过汇集世界各地约5000份葡萄遗传资源,并对其中4000多份有效葡萄基因数据进行了系统的解析,揭示了栽培葡萄驯化中心为两个,为双起源中心模式,纠正了此前的单起源中心理论,是葡萄研究领域的重要里程碑。
董扬教授团队还论证了栽培葡萄起源的时间大约在距今1.1万年前,远早于此前人类认知的起源时间,表明了葡萄是人类已知最早驯化的水果,这为研究作物起源驯化、葡萄栽培考古学研究提供了重要线索。同时,团队通过基因组方法,还证明了酿酒葡萄和鲜食葡萄在不同区域同时起源,并且起源初期遗传背景就具有重大的差异,彻底解决了学术界对鲜食葡萄和酿酒葡萄起源长达数百年的争议。
此外,团队还构建了几乎覆盖所有栽培葡萄遗传资源高精度亲缘关系谱系图,并依此发现了大量的葡萄人工驯化形状控制基因,这些研究成果在未来为葡萄基因组辅助育种、品种溯源提供了重要参考数据集,对葡萄种质资源挖掘,推动产业发展具有重大意义 。
我国是世界鲜食葡萄的重要产区,云南是我国重要的早熟鲜食葡萄产区,但葡萄产业发展却因“种业”问题受制于人。立足该成果对葡萄的经济性状控制基因的全面解析,可建立葡萄基因组辅助育种技术,在短期内突破葡萄“种业”难题,为我国葡萄产业高质量发展保驾护航。
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