近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所聯(lián)合國內(nèi)外8家科研單位，通過開展大蒜種質(zhì)資源重測序及群體分析，系統(tǒng)揭示了大蒜種群進(jìn)化歷史，為大蒜的育種工作做出貢獻(xiàn)，在穩(wěn)定大蒜供給方面貢獻(xiàn)力量。新京報記者采訪了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研究員劉頭明，解讀揭示大蒜進(jìn)化種群歷史的重大意義。
大蒜。受訪者供圖
不育的大蒜
大蒜是我國重要的蔬菜作物，年播種面積達(dá)1000萬畝以上。劉頭明介紹，大蒜在世界各國廣泛種植，有著數(shù)千年的種植歷史。“大蒜每年出口額達(dá)到30萬美元，是單一農(nóng)產(chǎn)品中出口最高的農(nóng)作物，國內(nèi)就不用說了，大家的飯桌上總會有大蒜的身影。”
劉頭明介紹，作為調(diào)料界“靈魂”般的存在，通常栽培的大蒜是不育的，只能通過播種鱗芽或者氣生鱗莖進(jìn)行無性繁殖。劉頭明說：“所以大蒜育種研究，往往局限在自然突變、誘導(dǎo)突變，或者是體細(xì)胞無性系變異和遺傳轉(zhuǎn)化等方面，比如水稻可以通過雜交培育出更優(yōu)異的品種，但大蒜就做不到。”大蒜的繁殖習(xí)慣，造成大蒜育種工作難以突破，簡單來說，就是大蒜無法通過雜交等成熟的栽培手段培育出具有指定性優(yōu)勢的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?！ ?/div>
“常規(guī)的育種工作在大蒜身上并不適用，現(xiàn)在能做到的只有通過基因編輯去育種，這項工作難度大，指定性不強，因此我們能見到、吃到的大蒜品種更是少之又少。”劉頭明說，如今市面上常見的大蒜主要有四六瓣蒜和多瓣蒜，這樣的命名是根據(jù)大蒜的瓣數(shù)來劃分的。
助力艱難的育種工作
劉頭明介紹，一般認(rèn)為大蒜起源于中亞、西亞或地中海區(qū)域，但有關(guān)其確切的起源中心，目前仍然未知。他說：“對于大蒜的野生祖先種也頗具爭論，有關(guān)大蒜的進(jìn)化起源，當(dāng)前知之甚少。無法知道大蒜起源，就無法摸清大蒜進(jìn)化歷程，這些對于大蒜的育種工作來說，都是挑戰(zhàn)。”
為摸清大蒜種群的進(jìn)化歷史，研究人員從國內(nèi)外共收集了300余份大蒜種質(zhì)資源，對其中230份大蒜資源開展基因分型測序和群體結(jié)構(gòu)分析。劉頭明說，研究團隊發(fā)現(xiàn)大蒜種質(zhì)主要存在四個類群，其中位于中國的主栽的四六瓣蒜和多瓣蒜種質(zhì)分別來自大蒜組群CG1和CG2。再通過基因分析推測，發(fā)現(xiàn)CG1和CG2分化于數(shù)十萬年前，之后各自獨立進(jìn)化和馴化。“這個發(fā)現(xiàn)對我們來說意義非凡，因為構(gòu)建物種的全基因組變異圖譜，對于分析基因組的演化特征，揭秘物種進(jìn)化起源歷史都具有重要意義。”
“簡單來說，就是大蒜的基因組變異圖譜的構(gòu)建，能夠幫助研究員們在大蒜育種工作中更好地利用大蒜的基因，從而培育出性狀更優(yōu)異的大蒜品種。”劉頭明舉了一個例子，他說，大蒜需要儲存在冷庫中，儲存的成本較高，基本上市面買到的大蒜一斤價格中就有兩毛錢是電費成本。“但是只要在大蒜休眠這一性狀表現(xiàn)上做一些努力，如果能育種出休眠期比較長的大蒜，延長大蒜發(fā)芽的時間，就能降低生產(chǎn)成本。”
不育大蒜的育種之路還有很長一段路要走。劉頭明說，大蒜的品質(zhì)上不去，就是品種的原因，而大蒜育種工作的特殊性還需要追根溯源，從大蒜種群的基因進(jìn)化入手。“都說吃面不吃蒜，香味少一半。要讓這蒜味飄香千里，還得在科研工作上、育種工作上多下功夫。”
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