葡萄遗传学研究中发现的DNA标记揭示是什么造就了“完美之花”

据外媒报道，葡萄酒和食用葡萄的存在要归功于一种罕见的基因交换，在过去的600万年里，这种情况在自然界只发生过两次。自从8000年前葡萄被栽培以来，育种一直是一场赌博。当今天的种植者培育新品种时–试图培育出味道更好、更抗病的葡萄–育种者需要两到四年的时间来了解他们是否拥有“完美之花”的遗传成分。

大部分葡萄藤都是雌雄同株的。这些雌雄同株的品种通常会产生更大和更好味道的浆果簇，它们是研究人员用于额外的杂交育种的品种。

现在，康奈尔大学的科学家已经与加州大学戴维斯分校合作，确定了决定葡萄花性别的DNA标记。在这个过程中，他们还准确地指出了“完美之花”的遗传起源。他们的论文《多重独立重组导致葡萄花的雌雄同株》于4月13日发表在《美国国家科学院院刊》上。

论文通讯作者、位于康奈尔农业技术学院的美国农业部农业研究局（USDA-ARS）葡萄遗传组的研究遗传学家Jason Londo说：“这是葡萄花性别有多个独立来源的第一个基因组证据。”Londo也是农业和生命科学学院下属的综合植物科学学院（SIPS）的园艺学兼职副教授。

“这项研究对育种和生产很重要，因为我们设计的遗传标记可以告诉你每棵葡萄树到底有什么花的性别特征，”Londo说，”所以育种者可以选择只保留他们未来想要的组合。”

今天，大多数栽培的葡萄树是雌雄同株的，而葡萄属的所有野生成员只有雄花或雌花。由于育种者试图将野生物种的抗病基因纳入新的育种品系，筛选花的性别的幼苗的能力已变得越来越重要。由于葡萄的性别不能仅从种子中确定，育种者花费了大量的时间和资源来培育葡萄树，但在几年后得知它们是单性品种后就将其抛弃。

在这项研究中，研究小组检查了数百个野生和培育葡萄树基因组的DNA序列，以确定雄性、雌性和雌雄同株物种的独特性别决定区域。他们将现有的雌雄同株的DNA追溯到两个独立的重组事件，发生在600万到8000年前的某个地方。

Londo推测，古代的葡萄种植者偶然发现了这些高产的葡萄树，并为自己的需要收集种子或插条–将雌雄同株的花朵特征冻结在今天使用的培育葡萄树上。

许多酿酒葡萄可以追溯到第一次或第二次事件的基因库中。诸如嘉本纳弗朗、赤霞珠、梅鹿辄和汤普森无核葡萄等栽培品种都来自第一个基因库。皮诺家族、长相思和佳美则源自第二基因库。

霞多丽和雷司令的独特之处在于，它们携带了来自这两个事件的基因。Londo说，这表明古代的葡萄栽培者在两个基因库之间进行了葡萄杂交，从而创造了一些今天最重要的栽培品种。记录识别雄性、雌性和完美花型的遗传标记，最终将有助于加快栽培品种的开发，降低育种计划的成本。

“确定的葡萄DNA标记越多，育种者就越能推动葡萄酒和葡萄产业的发展，”研究共同作者、SIPS的园艺和植物育种及遗传学部门的教授Bruce Reisch说。“现代遗传测序技术和多机构研究合作是为种植者提供更好的葡萄的关键。”