葡萄遗传学研究揭示了是什么造就了完美的花朵

康奈尔大学(Cornell University)的科学家们与加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)合作，鉴定决定葡萄花性别的DNA标记。在这个过程中，他们还确定了完美花朵的基因起源。

　　

纽约伊萨卡——葡萄酒和鲜食葡萄的存在多亏了一种罕见的基因交换，这种交换在过去600万年里自然界只发生过两次。自从8000年前葡萄藤被驯化以来，育种一直是一场赌博。

当今天的种植者培育新的品种，试图生产出更美味和更抗病的葡萄时，育种者需要2到4年的时间来了解它们是否具有完美花朵的基因成分。

雌性坐果，但产生不育花粉。雄性有花粉的雄蕊，但没有果实。然而，完美的花朵同时携带两性基因并能自花授粉。这些雌雄同体的品种通常会产出更大、味道更好的浆果簇，研究人员也将它们用于额外的杂交育种。

现在，康奈尔大学的科学家们与加州大学戴维斯分校合作，鉴定决定葡萄花性别的DNA标记。在这个过程中，他们还确定了完美花朵的基因起源。他们的论文《多重独立重组导致葡萄藤上的雌雄同体》4月13日发表在《美国国家科学院院刊》上。

“这是第一个基因组证据，表明葡萄花的性别有多个独立的起源，”该论文的通讯作者、位于康奈尔农业科技公司的美国农业部(USDA-ARS)葡萄遗传单元的研究遗传学家杰森·隆多(Jason Londo)说。Londo还是农业与生命科学学院整合植物科学学院(SIPS)园艺学的兼职副教授。

“这项研究对育种和生产非常重要，因为我们设计了基因标记，可以告诉你每棵藤本植物花的性别特征，”Londo说，“因此，育种者可以只选择他们未来想要的组合。”

今天，大多数栽培的葡萄都是雌雄同体的，而所有野生葡萄属的成员只有雄性或雌性的花。随着育种家试图将野生物种的抗病基因纳入新的育种系中，筛选花性幼苗的能力变得越来越重要。而且由于葡萄的性别不能仅从种子来确定，种植者花了大量的时间和资源来种植葡萄，结果几年之后才知道它们是单性别品种，就把它们抛弃了。

在这项研究中，研究小组检查了数百种野生和驯化的葡萄基因组的DNA序列，以确定雄性、雌性和雌雄同体物种的独特性别决定区域。他们将现存的雌雄同体DNA追溯到600万至8000年前发生的两次独立的重组事件。

伦敦认为，古代的葡萄栽培家偶然发现了这些高产的葡萄，并收集了种子或插枝以满足自己的需要——将今天使用的驯化葡萄的雌雄同体花朵特征冷冻起来。

许多酿酒葡萄都可以追溯到第一个或第二个事件基因库。品丽珠(cabernet franc)、赤霞珠(cabernet sauvignon)、梅鹿辄(merlot)和汤普森无籽葡萄等品种都来自第一个基因库。比诺家族，长相思和加美伊黑源自第二基因库。

夏敦埃和雷司令的独特之处在于，它们都携带着来自这两个产区的基因。伦敦说，这表明古代的葡萄栽培家在这两个基因库之间进行了杂交，培育出了一些今天最重要的品种。

记录鉴定雄性、雌性和完美花卉类型的遗传标记，最终将有助于加快品种的发展，并降低育种计划的成本。

“葡萄DNA标记被识别的越多，就有越多的育种家能够促进葡萄酒和葡萄产业的发展，”SIPS园艺学和植物育种和遗传学部门的教授、合著者布鲁斯·赖希(Bruce Reisch)说。“现代基因测序技术和多机构研究合作是让种植者获得更好葡萄的关键。”

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