葡萄遺傳學研究中發現的DNA標記揭示是什麼造就了“完美之花”

據外媒報道，葡萄酒和食用葡萄的存在要歸功於一種罕見的基因交換，在過去的600萬年裏，這種情況在自然界只發生過兩次。自從8000年前葡萄被栽培以來，育種一直是一場賭博。當今天的種植者培育新品種時--試圖培育出味道更好、更抗病的葡萄--育種者需要兩到四年的時間來了解他們是否擁有“完美之花”的遺傳成分。

大部分葡萄藤都是雌雄同株的。這些雌雄同株的品種通常會產生更大和更好味道的漿果簇，它們是研究人員用於額外的雜交育種的品種。

現在，康奈爾大學的科學家已經與加州大學戴維斯分校合作，確定了決定葡萄花性別的DNA標記。在這個過程中，他們還準確地指出了“完美之花”的遺傳起源。他們的論文《多重獨立重組導致葡萄花的雌雄同株》於4月13日發表在《美國國家科學院院刊》上。

論文通訊作者、位於康奈爾農業技術學院的美國農業部農業研究局（USDA-ARS）葡萄遺傳組的研究遺傳學家Jason Londo説：“這是葡萄花性別有多個獨立來源的第一個基因組證據。”Londo也是農業和生命科學學院下屬的綜合植物科學學院（SIPS）的園藝學兼職副教授。

“這項研究對育種和生產很重要，因為我們設計的遺傳標記可以告訴你每棵葡萄樹到底有什麼花的性別特徵，“Londo説，“所以育種者可以選擇只保留他們未來想要的組合。”

今天，大多數栽培的葡萄樹是雌雄同株的，而葡萄屬的所有野生成員只有雄花或雌花。由於育種者試圖將野生物種的抗病基因納入新的育種品系，篩選花的性別的幼苗的能力已變得越來越重要。由於葡萄的性別不能僅從種子中確定，育種者花費了大量的時間和資源來培育葡萄樹，但在幾年後得知它們是單性品種後就將其拋棄。

在這項研究中，研究小組檢查了數百個野生和培育葡萄樹基因組的DNA序列，以確定雄性、雌性和雌雄同株物種的獨特性別決定區域。他們將現有的雌雄同株的DNA追溯到兩個獨立的重組事件，發生在600萬到8000年前的某個地方。

Londo推測，古代的葡萄種植者偶然發現了這些高產的葡萄樹，併為自己的需要收集種子或插條--將雌雄同株的花朵特徵凍結在今天使用的培育葡萄樹上。

許多釀酒葡萄可以追溯到第一次或第二次事件的基因庫中。諸如嘉本納弗朗、赤霞珠、梅鹿輒和湯普森無核葡萄等栽培品種都來自第一個基因庫。皮諾家族、長相思和佳美則源自第二基因庫。

霞多麗和雷司令的獨特之處在於，它們攜帶了來自這兩個事件的基因。Londo説，這表明古代的葡萄栽培者在兩個基因庫之間進行了葡萄雜交，從而創造了一些今天最重要的栽培品種。記錄識別雄性、雌性和完美花型的遺傳標記，最終將有助於加快栽培品種的開發，降低育種計劃的成本。

“確定的葡萄DNA標記越多，育種者就越能推動葡萄酒和葡萄產業的發展，”研究共同作者、SIPS的園藝和植物育種及遺傳學部門的教授Bruce Reisch説。“現代遺傳測序技術和多機構研究合作是為種植者提供更好的葡萄的關鍵。”