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分析葡萄的基因体

2017年10月18日9:48 未解之谜网

虽然玉米是全世界产量第一的作物,但要说最有价值的作物,葡萄绝对是当之无愧的!全世界有八百万公顷的土地用来种植葡萄,大部分都用来酿酒,只有少部分用来制作葡萄干与提供鲜食。

原产于欧洲与中亚的葡萄大约在六千到八千年前于近东驯化,接着向欧洲大陆传播;数千年来,透过杂交与无性繁殖(扦插与嫁接),全世界已有超过一万个品系;在美国农业部(USDA)的种源库中,也存有大约一千个品系。但是这些品系,有些是同系异名、有些只有极少的资讯。为了厘清它们之间的关系以减少混淆,同时方便未来育种选拔使用,研究团队挑选了9000个葡萄的SNP(single nucleotide polymorphism)位址组成阵列(array),用来进行全基因组关联性(GWA,genome-wide association)分析。

美国农业部共有950个栽培品系葡萄(Vitis vinifera subsp. vinifera)与59个野生品系葡萄(Vitis vinifera subsp. sylvestris)。950个栽培品系葡萄中,451个为鲜食品系、469个为酿酒品系,另有30个属于未知品系。

分析发现,在这一千多个品系中,551个可在种源库里找到它的复制体(clone);最夸张的一个品系(皮诺 Pinot),在种源库中有另外16个!扣掉这些复制体,种源库中的栽培品系葡萄只有583种;而其中有399个在种源库中没有重复。除了复制体之外,分析的结果也发现,74.8%的品系与至少一个品系有亲缘关系;有些是亲子、有些是兄弟姐妹。

栽培品系的葡萄,其基因多样性比野生品系的葡萄低;当然这是意料中的结果,所以并不会太惊讶。西方的栽培品系葡萄与西方野生品系葡萄亲缘较近,进一步确认了史料上提到的:葡萄在2,800年前传入欧洲后,曾与欧洲本地的野生品系葡萄杂交。而传到欧洲的栽培品系葡萄并不是西方栽培品系,而是东方栽培品系;这也在这次的分析中,发现西方栽培种并没有与欧洲野生品系葡萄发生杂交的证据来进一步确认。

所有种源库中的葡萄,有最多复制体的是皮诺品系;而拥有最多直系亲缘关系的品系则是占美娜(Traminer),进一步确认了它的确是个极为古老的品系。除了占美娜以外,还有皮诺与白高维斯(Gouais Blanc)等品系也都拥有许多直系后代。

研究团队认为,葡萄的育种到目前只开发了一小部分它的基因资源。为何葡萄这几乎与小麦同时驯化的作物,却只有一小部分的基因资源被开发呢?原因之一可能是因为葡萄可以无性繁殖,使得一旦找到一个具备许多受人喜爱的特质的品系出现后,由于很容易可透过大量无性繁殖来复制,因此就延缓了育种上的发展。原因之二可能是全球化造成大家会追求潮流,间接地促进种植品系愈趋单一的现象。如目前全世界最受欢迎的四大品系:霞多丽(Chardonnay)、卡本内苏维翁(Cabernet Sauvignon)、西拉(Syrah)、梅洛(Merlot),都已经称霸市场好一段时间了。

不过,种植品系单一化,曾在十九世纪后半造成欧洲的“葡萄瘟”——先被根瘤蚜(phylloxera)、后被真菌感染;当时若不是美洲葡萄对根瘤蚜还有一些抵抗力,恐怕整个欧洲葡萄酒产业便要一命呜呼!但二十一世纪的葡萄藤也并不就没有病虫害问题,如果葡萄酒产业要永续发展,多深入了解、研究葡萄的基因资源是必要的。

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