▲生物中心主要研究人員討論最新研究結果。

▲中國水蜜桃代表材料之一的龍華水蜜。 謝華供圖

桃從(cong) 我國傳(chuan) 入世界各地以後，東(dong) 、西方的桃品種在綜合風味品質上出現了分化：西方品種追求酸甜可口；而東(dong) 方口味更偏向低酸高甜。

■本報記者 張晴丹

水蜜桃，不僅(jin) 具有優(you) 質的風味，而且對世界現代桃品種遺傳(chuan) 改良做出了重要貢獻。然而，目前尚缺乏水蜜桃參考基因組，阻礙了對其進行遺傳(chuan) 研究和優(you) 異基因資源的挖掘和利用。“工欲善其事，必先利其器”，一個(ge) 有代表性的高質量參考基因組，無疑可為(wei) 桃風味改良提供強有力的工具。

近日，北京市農(nong) 林科學院科研團隊公布了中國水蜜桃高質量參考基因組，闡釋了以水蜜桃為(wei) 代表的優(you) 良品種對於(yu) 全球桃育成品種的遺傳(chuan) 貢獻；進一步揭示了桃風味改良過程中，東(dong) 、西方對甜度的趨同選擇和酸度的分化選擇模式，揭示了控製主要有機酸和可溶性糖的遺傳(chuan) 位點，解析了重要基因在果實蘋果酸和果糖積累中的功能。

這項研究提供了高質量參考基因組和豐(feng) 富的遺傳(chuan) 資源，為(wei) 進一步深入解析桃果實風味形成的遺傳(chuan) 機製，促進重要品質性狀的遺傳(chuan) 改良奠定了基礎。相關(guan) 成果在線發表於(yu) 《自然—通訊》。

中國桃的兩(liang) 次“走出去”

桃屬薔薇科李屬桃亞(ya) 屬落葉喬(qiao) 木果樹，其全球種植麵積及產(chan) 值居核果類之首。中國是全球最大的產(chan) 桃國，約占世界總產(chan) 量的62%。

“桃的故鄉(xiang) 在中國。現代桃95%以上品種都直接或間接與(yu) 我國水蜜桃相關(guan) 。”文章通訊作者、北京市農(nong) 林科學院北京農(nong) 業(ye) 生物技術研究中心（以下簡稱生物中心）研究員謝華在接受《中國科學報》采訪時說。曆史上我國有兩(liang) 次栽培桃“走出去”的關(guan) 鍵時期，對世界桃優(you) 良品種的形成起到了重要作用。

第一次“從(cong) 無到有”，通過古絲(si) 綢之路，從(cong) 我國西部地區傳(chuan) 播到古波斯地區，後經亞(ya) 歐大陸傳(chuan) 到歐洲，於(yu) 公元16世紀由歐洲傳(chuan) 播至美洲大陸。第二次“從(cong) 有助優(you) ”，從(cong) 19世紀中葉開始，我國東(dong) 部地區以中國水蜜桃為(wei) 代表的優(you) 良品種通過海上絲(si) 綢之路傳(chuan) 播到日本及美洲地區，並且更大範圍地擴散至全球，拉開了桃現代品種選育和改良的序幕。

為(wei) 揭示其果實重要農(nong) 藝遺傳(chuan) 基礎，該研究團隊選取了中國水蜜桃代表材料之一的龍華水蜜，采用三代單分子測序，搭配Hi-C掛載的策略對龍華水蜜基因組進行組裝，獲得了高質量的參考基因組（基因組大小為(wei) 257.2 Mb，Contig N50為(wei) 5.17 Mb）。

相對於(yu) 目前已有的桃參考基因組，該參考基因組具有更高的完整度和連續性，突破了已有的參考基因組在遺傳(chuan) 分析上的限製。“這個(ge) 高質量的參考基因組將會(hui) 對未來桃品質的研究產(chan) 生更加深遠的影響。”謝華告訴《中國科學報》。

調控糖酸風味的遺傳(chuan) 密碼

桃從(cong) 我國傳(chuan) 入世界各地以後，經過漫長的遺傳(chuan) 改良，在遺傳(chuan) 基礎的選擇上發生了改變，東(dong) 、西方的桃品種在綜合風味品質上出現了分化。西方品種的口味主要偏向於(yu) 酸甜風味類型，追求一定糖酸比下的酸甜可口的風味；而東(dong) 方口味更偏向低酸高甜類型。

科研團隊利用564份桃基因組數據，通過群體(ti) 結構結合糖、酸相關(guan) 表型的分析發現，與(yu) 酸風味的東(dong) 、西方分化選擇不同，東(dong) 、西方在追求甜度方麵倒是默契的一致。

果實甜度是桃風味的重要決(jue) 定因素。“果實中主要糖類有蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇，我們(men) 基於(yu) 全基因組分析，發現了多個(ge) 控製果實主要糖類含量的QTLs位點及其遺傳(chuan) 效應，為(wei) 桃風味遺傳(chuan) 改良提供了分子位點。”文章第一作者、生物中心助理研究員於(yu) 洋在接受《中國科學報》采訪時說。

“在此之前，我們(men) 一直認為(wei) 桃甜度遺傳(chuan) 改良中的‘主角’可能是蔗糖，但是通過遺傳(chuan) 分析發現，在東(dong) 、西方桃甜度改良過程中果糖含量的提升發揮了更為(wei) 重要的作用。”謝華指出。

“在尋找控製果糖含量基因位點時，我們(men) 使用了多種方法，建立了多個(ge) 模型，最終我們(men) 確定位於(yu) 1號染色體(ti) 上控製果糖含量的主效位點，並從(cong) 中篩選到一個(ge) 候選基因PpERDL16，該基因的表達量與(yu) 果糖含量呈顯著聯係。”文章第一作者、生物中心博士後官健濤告訴《中國科學報》。

此外，結合桃材料多年表型數據，科研人員發現在桃改良過程中，東(dong) 、西方群體(ti) 的選擇區間富集了與(yu) 蘋果酸、檸檬酸合成和轉運相關(guan) 的基因，為(wei) 揭示二者有機酸表型分化提供了候選基因，並證實了PpALMT1這個(ge) 關(guan) 鍵基因可促進蘋果酸在果實中的積累。

“找到了這些遺傳(chuan) 密碼，對於(yu) 今後破解其機理以及用這些基因更有靶向地調控桃的風味，或者創造出人們(men) 更喜歡的糖酸比，具有非常大的應用價(jia) 值。”文章通訊作者、生物中心研究員魏建華在接受《中國科學報》采訪時說。

新階段迎來更大挑戰

桃是北京市第一大鮮果，作為(wei) 全國最早開展桃育種工作的科研機構之一，北京市農(nong) 林科學院林業(ye) 果樹科學研究院研究員、文章通訊作者薑全團隊已推廣了一批深得市場認可的好品種，如綠化九號、北京24號、瑞光、瑞蟠係列品種等。

目前，現代育種從(cong) 常規育種進入到了與(yu) 分子育種有機整合的階段。

“我們(men) 現在吃的大部分桃品種都出自傳(chuan) 統育種。但是，傳(chuan) 統育種已進入一個(ge) 瓶頸期，現在需要把基礎研究成果加進來，以此促進傳(chuan) 統育種進一步創新性變革，提升桃風味品質育種水平。”魏建華指出。

值得一提的是，此前北京市農(nong) 林科學院在“桃果實可食用演化機製”和“蟠桃果形遺傳(chuan) 調控機製”等基礎研究方麵取得突破性進展，相關(guan) 研究結果已分別發表在《自然—通訊》和《基因組生物學》上。

基於(yu) 這些基礎研究成果，科研團隊逐步開始付諸於(yu) 分子設計育種改進的實踐中。“我們(men) 現在一直在開發高通量分子設計育種平台，希望能夠快速創造出更優(you) 異的桃種質。接下來，我們(men) 會(hui) 在前期研究成果的基礎上，開展人工預測和調控糖酸品質工作。”謝華說。

相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23879-2