由博伊斯·汤普森研究所(Boyce Thompson institute)领导的一个研究小组已经发现了使桃子及其野生近亲能够忍受压力环境的基因，这一发现可能有助于驯化的桃子适应气候变化。

 

这项研究由博伊斯汤普森研究所(BTI)教员张军费共同领导，研究了桃的野生亲属和地方品种的基因组——这些品种在很长一段时间内适应了特定的当地条件——来自中国七个地区。他们发现了负责桃耐寒、干旱和高海拔地区紫外线(UV-B)辐射等多种环境因素的基因。

 

“我们的研究提供了许多候选基因，显示桃如何适应各种环境压力和刺激，”费说，杏耀挂机软件他也是康奈尔大学综合植物科学学院的兼职教授。“育种者可以利用这些信息培育出更有弹性的驯化桃树，能够更好地应对极端气温、干旱和其他由气候变化造成的恶劣变化条件。”

 

这项研究发表在3月9日的《基因组研究》杂志上，作者来自BTI、美国农业部、中国农业科学院、华中农业大学和巴塞罗那农业食品研究与技术研究所。中国农业科学院的王立荣教授和费先生共同领导了这项研究。

 

在过去几十年里，气候变化使许多粮食作物的产量下降，凸显出迫切需要提高它们对气候压力的抵抗力。许多研究已经发现了使水稻、大豆和其他粮食作物适应当地环境的基因。但很少有研究关注主要的水果作物，如驯化桃(Prunus persica)，其全球年产量为2450万吨。

 

许多驯化桃的适应基因已经丢失，因为人类将其培育为注重风味、甜味和其他特性的植物。然而，桃的野生亲缘和地方种拥有巨大的遗传多样性，这可以为提高其驯化表亲的恢复力提供资源。

 

研究人员收集了263个桃的野生亲缘和地方品种——218个来自中国国家桃种质资源库，45个来自青藏高原。该团队随后对这些样本进行了全基因组环境关联研究，并在基因组中识别出超过2700个点，这些点与影响这些地区当地气候的51个环境因素有关。

 

例如，来自冬季温度极低地区的桃子在组氨酸磷酸转移蛋白AHP5中存在遗传变异，表明这种变异赋予了桃树抗寒的能力。研究小组证实了这一观点，他们发现植物在低温条件下蛋白质水平会上升。

 

干旱地区植物的ABA生物合成途径中有多个基因发生变异，调控干旱胁迫响应的ABA生物合成途径中有12个基因发生变异，调控淀粉和糖代谢的途径中有12个基因发生变异。进一步的实验表明，在应对干旱胁迫时，ABA诱导了更高水平的蔗糖产生酶，从而解释了为什么该地区的桃树果实的糖含量始终高于干旱较少地区的果实。

 

费说:“像桃子这样的果实植物在干旱等压力条件下生长时，果实会变得更甜。”“在这项研究中，我们发现了干旱和桃糖含量之间的直接遗传联系。”

 

研究小组在青藏高原的桃树中发现了一种查尔康合成酶2的变异，这种变异与高原地区强烈的UV-B辐射耐受性有关。这种变体增加了植物新芽中紫色类黄酮花青素的产生，保护新芽免受UV-B辐射的伤害。

 

“总的来说，我们发现的基因信息可以帮助人们培育在许多不同和恶劣环境下生长的桃树，将桃树的地理范围扩大到新的地区，”费说。“育种者可以培育出在未使用的土地上茁壮成长的品种，支持当地经济，为当地市场带来更多优质食物。”

 

气候变化也影响了许多温带开花和结果的物种，包括桃，杏耀挂机导致它们提前开花。该团队分析了来自中国一个地区的89个桃子样本，时间跨度为30年(1983年至2011年)，发现开花时间比同期提前了大约10天。他们还发现了这一进展的潜在遗传解释:一个昼夜节律钟基因LNK1的变异，该基因在温暖的温度下上调，并在开花期间高度表达。

 

费说:“这一发现最终可以让种植者控制桃树的开花日期，这样当种植者和市场都准备好了，桃树就可以收割了。”