五葉草莓的白果。

新種“峨眉草莓”。 雷家軍供圖

野生草莓果實(shí)的色彩十分豐富，有紅色、粉色、白色和綠色等。近日，在發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》的一篇論文中，科研人員報(bào)告稱，他們對全世界草莓屬二倍體野生資源起源演化和泛基因組學(xué)進(jìn)行了研究，不但找到了草莓的“祖先”，揭示了草莓屬的遺傳分化與演化動(dòng)態(tài)，還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)草莓新種“峨眉草莓”，并初步破解了草莓果實(shí)色彩豐富之謎。

專家表示，該研究為草莓的演化和資源利用提供了新見解，使草莓育種更加精準(zhǔn)，從而讓大家有“口福”吃到顏值更高、口味更好的草莓。

尋找“祖先”：揭示分化與演化動(dòng)態(tài)

中國是草莓野生資源最豐富的國家，全世界野生草莓有24個(gè)種，其中14個(gè)野生種分布在中國。

“我國有9個(gè)二倍體種、5個(gè)四倍體種，中國草莓屬植物的研究在種質(zhì)資源方面有著特殊優(yōu)勢。”論文共同通訊作者、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授雷家軍在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示。

從1988年開始，他便跟隨導(dǎo)師——中國草莓科學(xué)研究創(chuàng)始人鄧明琴，開展草莓屬植物種質(zhì)資源研究。通過30多年的努力，他們對全世界野生草莓種質(zhì)資源進(jìn)行收集和保育，并在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了一個(gè)世界級的野生草莓種質(zhì)資源圃。

雷家軍介紹，該種質(zhì)資源圃共收集了野生草莓資源805份，分屬23個(gè)種，包括6種自然倍性。有的野生草莓的染色體數(shù)目是其他種的5倍，這意味著隨著植物的進(jìn)化，它們獲得了額外的基因，可以為不尋常的新特性提供一個(gè)變異的“游樂場”。在他看來，倍性如此之多樣實(shí)屬罕見，因此草莓是一個(gè)很好的研究材料。

“我們對收集的10個(gè)物種的128份二倍體資源進(jìn)行基因組重測序，可以了解資源的遺傳多樣性和演化歷史。”論文第一作者、云南大學(xué)副教授喬琴告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

科研人員發(fā)現(xiàn)，西藏草莓有紅果和白果兩種類型，其紅白果之間的遺傳分化，竟然比有的種間差異還大，說明這兩種生態(tài)型可能在西藏高原地區(qū)快速分化，快要變成不同的物種了。另外他們發(fā)現(xiàn)，大部分的野生草莓在100萬年前的希夏邦馬冰期和7萬年前的最后一次冰期都有種群的縮減現(xiàn)象，明顯受到了冰期較冷氣候的影響。

“利用全世界不同地方野生草莓的幾千個(gè)基因序列，我們給草莓大家庭畫出了一張反映親緣關(guān)系的‘族譜’。”論文共同通訊作者、云南中醫(yī)藥大學(xué)研究員張?bào)w操接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說。

“我們推測，草莓‘祖先’大概在800萬年前從東亞起源，當(dāng)時(shí)正是印度板塊對歐亞板塊持續(xù)擠壓導(dǎo)致中國西南地區(qū)海拔快速抬升的時(shí)期。”喬琴表示，地理環(huán)境的改變往往導(dǎo)致新物種的產(chǎn)生，而草莓的“祖先”就誕生在這一時(shí)期。

發(fā)現(xiàn)新種：中國二倍體草莓增至10個(gè)

草莓是重要的薔薇科小漿果，被譽(yù)為“水果皇后”，全世界研究草莓的團(tuán)隊(duì)非常多，但要發(fā)現(xiàn)一個(gè)新種極其困難。

“我們通過植物學(xué)、細(xì)胞學(xué)及分子生物學(xué)手段，在這128份資源中發(fā)現(xiàn)了草莓屬植物的一個(gè)新種，為草莓大家族增添了新成員。”雷家軍介紹，他把這個(gè)草莓新種命名為“峨眉草莓”。

此前，研究團(tuán)隊(duì)就認(rèn)為來自四川峨眉山的草莓在形態(tài)上和其他野生草莓種類有一些差異，它的葉片較厚、呈深綠色，雷家軍推測有可能是新種。此次通過群體基因組的方法，他們確定峨眉山采集的草莓在進(jìn)化樹上明顯聚在一起，證實(shí)了此前的推測。

“二倍體草莓之前有9個(gè)種，加上新發(fā)現(xiàn)的‘峨眉草莓’，一共有10個(gè)了。”論文共同第一作者、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士薛莉告訴《中國科學(xué)報(bào)》，在這個(gè)基礎(chǔ)上，他們繪制了中國分布的所有二倍體與四倍體草莓種類的分類檢索表，以更好地區(qū)分各個(gè)草莓種。

草莓果實(shí)顏色為何如此多變

草莓并不都是紅色的，西藏草莓能結(jié)出紅色果實(shí)或白色果實(shí)，而五葉草莓則能結(jié)出除紅色、白色之外的粉色果實(shí)。是什么讓草莓果實(shí)顏色如此多變？

論文共同作者、美國密歇根州立大學(xué)園藝學(xué)副教授Patrick Edger介紹，使一些野生草莓物種果實(shí)變白的遺傳謎團(tuán)在這項(xiàng)研究中被揭開。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，白色果實(shí)的產(chǎn)生與一種叫做MYB10的基因突變有關(guān)，MYB10控制著一種叫做花青素的色素的產(chǎn)生。花青素含量越低，果實(shí)顏色越淡。

“通過對二倍體野生草莓的全基因組測序，利用生物信息學(xué)大數(shù)據(jù)分析，我們可以揭示草莓大家族中哪些是所有物種都有的基因，即核心基因組，哪些是每個(gè)物種特有的基因，即泛基因組。”喬琴說。

喬琴還表示，所有草莓共有的核心基因維持著草莓的日常生命需求，而每個(gè)物種的基因組可能含有的獨(dú)特基因，則讓它適應(yīng)生活的環(huán)境。

“自然界的種質(zhì)資源保存著很多特殊的性狀，比如抗逆性、葉片絨毛、果實(shí)顏色、香味等，為以后重要基因資源的挖掘奠定了重要基礎(chǔ)。”張?bào)w操說。

“野生草莓資源具有優(yōu)良的果實(shí)品質(zhì)特性，比如，五葉草莓白果具有濃香，黃毛草莓具有桃香味，綠色草莓具有清香味……而現(xiàn)在的栽培品種已經(jīng)喪失了一些芳香氣味。”薛莉表示，他們進(jìn)行了不同野生草莓資源的代謝組數(shù)據(jù)分析，正在對測序結(jié)果進(jìn)行挖掘，探索重要品質(zhì)性狀相關(guān)的分子標(biāo)記，希望這些研究成果可以用來培育更優(yōu)質(zhì)的草莓品種。

“相信在不久的將來，我們就能夠種上抗病性更強(qiáng)、顏值更高、口味更受歡迎的草莓品種了。”張?bào)w操說。（記者 張晴丹）