子科生物報道：南湖新聞網(wǎng)訊（通訊員 王淪）6月17日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院徐強課題組發(fā)現(xiàn)了影響甜橙果實酸味的體細胞變異。相關(guān)研究論文以題為“Somatic variations led to the selection of acidic and acidless orange cultivars”發(fā)表在Nature Plants。

大多數(shù)果樹通過無性繁殖，基于體細胞變異的芽變育種成為果樹重要育種途徑。據(jù)統(tǒng)計，柑橘家族60%的品種來源于芽變育種。甜橙在全世界114個國家栽培，絕大多數(shù)品種來源于體細胞變異。甜橙具有無融合生殖特點，自然條件下進行嚴(yán)格的無性繁殖，成為體細胞變異研究的模式物種。體細胞變異來源于細胞有絲分裂過程中DNA復(fù)制和修復(fù)產(chǎn)生的一定概率的突變。相比于有性變異，人們對植物體細胞變異認(rèn)識較少。在人類疾病中，體細胞變異的累積與癌癥發(fā)生密切相關(guān)。在果樹育種中，體細胞變異被廣泛利用于芽變選種。

檸檬酸是柑橘果實風(fēng)味的關(guān)鍵因子，團隊前期研究發(fā)現(xiàn)糖酸比是柑橘果實風(fēng)味的決定因子，柑橘馴化過程中主要降低了檸檬酸含量而改良了口感。該研究發(fā)現(xiàn)甜橙114個芽變材料的果實檸檬酸含量變化十分顯著，如我國湖南南部收集到的自然高酸甜橙材料，其果實酸的含量接近于檸檬；而無酸甜橙的檸檬酸含量接近為0。

為了解析甜橙體細胞變異的遺傳基礎(chǔ)，挖掘影響果實酸味的關(guān)鍵基因，該研究采用了芽變?nèi)后w結(jié)合基因組學(xué)的策略，提高了體細胞預(yù)測范圍和精準(zhǔn)度。研究團隊首先組裝了甜橙雙單倍體（Double Haploid）及6個二倍體的基因組，構(gòu)建起迄今柑橘家族質(zhì)量最好的參考基因組，9條染色體平均每條染色體僅剩下3個缺口（gap）。利用高質(zhì)量基因組和豐富的芽變材料，該研究在114個甜橙中共鑒定到 2321個結(jié)構(gòu)變異（Structure variation），進一步鑒定到877個轉(zhuǎn)座子跳躍事件。遺傳和基因功能研究表明，這些轉(zhuǎn)座子在低酸和無酸的突變體中插入到轉(zhuǎn)運子（Transporter）基因或者其調(diào)控基因，從而影響了果實的pH值及檸檬酸含量。

甜橙在歷史上數(shù)次從中國經(jīng)過海上絲綢之路、陸地茶馬古道傳播到外地，據(jù)報道，最初被波斯（今伊朗地區(qū)）、地中海地區(qū)商人引入的中國甜橙是高酸類型，這類高酸的果實易于長途儲運但風(fēng)味不好。后來從中國引進了酸含量中等、風(fēng)味更好的甜橙類型，并命名為China orange。本研究的遺傳變異也支撐甜橙在歷史上的傳播路線，并在地中海品種和美洲品種檢測到了更多的體細胞變異。本研究結(jié)果首次闡明了甜橙體細胞變異的基因組基礎(chǔ)，為芽變機制提供了理論支撐，同時也為果實風(fēng)味育種提供了基因資源。

我校園藝林學(xué)學(xué)院博士后王淪、博士生黃躍和劉子昂為該論文的共同第一作者，徐強教授為論文的通訊作者，鄧秀新院士參與了項目的指導(dǎo)。西南大學(xué)柑橘研究所江東研究員、湖南農(nóng)科院園藝所楊水芝研究員、陳鵬助理研究員參與了研究。該研究獲得國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金，中央高校基礎(chǔ)科研基金等基金的資助。