培育新品種，讓葡萄開出“完美花朵”

　　今天的育種者試圖培育新品種，生產出口感更好、抗病能力更強的葡萄，往往需要2~4年時間才能知道它們是否擁有“完美花朵”的基因成分。

　　在葡萄馴化歷史中，雌雄同體花的進化是一個關鍵特征。現在大多數栽培葡萄都是雌雄同體的，而所有野生葡萄屬的成員只有雄花或雌花。

　　雌花坐果，但產生不育花粉；雄花有花粉，但沒有果實。而“完美花朵”同時攜帶兩性基因并能自花授粉。這些雌雄同體的品種通常會產出個頭更大、味道更好的果簇，研究人員也將它們用于額外的雜交育種。

　　現在，美國康奈爾大學與加州大學戴維斯分校的科學家合作，鑒定出決定葡萄花性別的DNA標記。這個過程中，研究小組還確定了“完美花朵”的基因起源。相關成果近日發表于美國《國家科學院院刊》。

　　“這是第一個表明葡萄花性別有多個獨立起源的基因組證據。”該研究通訊作者、美國農業部農業研究服務局遺傳學家Jason Londo說。

　　他表示：“這項研究對育種和生產非常重要，因為我們設計了遺傳標記，可以告知每棵葡萄樹確切的性別特征。這樣一來，育種者就可以只選擇他們未來想要的組合。”

　　隨著育種家試圖將野生種的抗病基因納入新的育種品系中，篩選幼苗性別的能力變得越來越重要。由于葡萄的性別不能僅從種子來確定，育種家花了大量時間和資源來種植葡萄，結果幾年之后才知道它們是單性別的，只好就此將其拋棄。

　　在這項研究中，研究小組檢測了數百個野生和栽培葡萄基因組的DNA序列，以確定雄性、雌性和雌雄同體品種的獨特性別決定區域。他們將現存的兩性DNA追溯到兩個獨立的重組事件，發生在600萬至8000年前某個時間點。

　　Londo的理論是，古代的葡萄種植者偶然發現了一些高產的葡萄樹，并為了自己的需要收集了種子或插條——“凍結”了今天使用的栽培葡萄雌雄同體花特性。

　　釀酒葡萄和鮮食葡萄的存在得益于一種非常罕見的基因交換。在過去的600萬年里，這種交換在自然界只發生過兩次。許多釀酒葡萄都可以追溯。赤霞珠、赤霞珠、梅洛和湯普森等品種來自第一次，比諾家族、長相思和佳美起源于第二次。

　　霞多麗和雷司令的獨特之處在于，它們攜帶著來自兩次事件基因庫的基因。Londo稱，這表明古代的葡萄栽培者在這兩個基因庫之間進行了雜交，培育出了一些今天最重要的品種。

　　記錄鑒定雄花、雌花和“完美花朵”的遺傳標記，最終將有助于加快品種發展，并降低育種成本。

　　“葡萄DNA標記被識別得越多，就有越多的育種家利用其促進葡萄酒和葡萄產業發展。”論文合著者、康奈爾大學園藝學和植物育種遺傳學教授Bruce Reisch說，“現代基因測序技術和多機構研究合作是讓種植者、消費者獲得更好葡萄的關鍵。”

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2023548118