甜橙（Citrus sinensis），作為世界上栽培面積最廣、產(chǎn)量最高的柑橘品種之一，以其甜美多汁的口感和豐富的營養(yǎng)價(jià)值深受消費(fèi)者喜愛，廣泛應(yīng)用于鮮食和果汁加工等領(lǐng)域。然而，甜橙的起源一直存在爭議，甜橙被認(rèn)為來源于橘（C. reticulata）和柚（C. maxima）兩個(gè)物種的種間雜交，但具體是如何起源的并不明晰。本課題組前期在我國南方發(fā)現(xiàn)了栽培甜橙馴化前的原型——高酸的甜橙，根據(jù)基因組分析推測甜橙起源于我國南方（發(fā)表于Nature Plants 2021）。

 

　　為了進(jìn)一步明確甜橙是如何起源的，該研究首先系統(tǒng)收集了高酸甜橙周圍的柑橘地方和野生資源，集并測序了118個(gè)野生和地方品種、76個(gè)栽培品種和32個(gè)雜交材料，組裝了甜橙和酸橙的端粒到端粒分型基因組和四個(gè)相關(guān)柑橘品種的染色體水平高質(zhì)量基因組?；诟叻直媛实幕蚪M分析精細(xì)推斷了野生-栽培柑橘的親緣關(guān)系，明確甜橙來源于酸橙（野生柑橘）×椪柑（現(xiàn)代栽培柑橘），為解決甜橙起源的長期爭議問題提供了豐富的種質(zhì)資源和遺傳證據(jù)。

 

　　受制于無融合生殖以及大多采用嫁接進(jìn)行無性繁殖的手段，甜橙在馴化過程中主要依賴于體細(xì)胞變異（芽變）產(chǎn)生了不同果實(shí)顏色、風(fēng)味、大小、成熟期等200多個(gè)栽培品種。然而甜橙無性系變異群體的遺傳多樣性非常低，99.99%序列一致，導(dǎo)致其對環(huán)境特別是重大病害敏感。如何精準(zhǔn)、高效以及快速獲得重大病害的抗性，對于柑橘產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

 

　　研究從源頭開始，模擬甜橙起源的過程開展從頭馴化工作，首先通過有性過程極大豐富遺傳多樣性，再通過無融合生殖及嫁接手段固定優(yōu)良基因型，從而建立了柑橘快速從頭馴化的分子育種途徑。第一步，搭建多組學(xué)設(shè)計(jì)育種平臺(tái)，構(gòu)建分子育種體系所需要的從基因型到表型的規(guī)模化數(shù)據(jù)。第二步，核心種質(zhì)的發(fā)掘與鑒定，開展大范圍野生資源與栽培柑橘資源的抗性與品質(zhì)等性狀評(píng)價(jià)。第三步，基于高精度的基因組分析構(gòu)建野生柑橘資源與栽培品種的系譜關(guān)系數(shù)據(jù)庫，為野生資源的有效利用和其他重要柑橘品種的改良提供重要支撐。第四步，選配符合育種目標(biāo)的親本進(jìn)行雜交授粉，利用高度雜合與無融合生殖的特點(diǎn)獲得多樣性并快速固定。第五步，開發(fā)柑橘20K液相育種芯片（專利號(hào)：ZL202311479129.0）等高效育種技術(shù)提升育種效率，實(shí)現(xiàn)低成本、高通量的基因分型與苗期性狀預(yù)測與篩選。第六步，利用抗性代謝物的組織特異性聚合抗性與優(yōu)質(zhì)，獲得優(yōu)質(zhì)高抗的柑橘新品系，采取高位嫁接、加速生長等手段提早開花結(jié)果，縮短育種周期。

 

　　潰瘍病是威脅柑橘產(chǎn)業(yè)最嚴(yán)重的毀滅性病害之一，現(xiàn)代栽培柑橘品種大多易感潰瘍病，迫切需要抗?jié)儾∑贩N來應(yīng)對成本增加、食品安全和生態(tài)問題的挑戰(zhàn)。該研究首先篩選了抗?jié)儾〉囊吧涕儋Y源，篩選鑒定了對潰瘍病菌具有顯著抑菌活性的植物源代謝物；運(yùn)用從頭馴化分子育種途徑，培育了風(fēng)味多樣、具有潰瘍病抗性的甜橙與其他雜種新品系，申請植物新品種權(quán)“華橘橙2號(hào)”和“華橘橙3號(hào)”，為柑橘育種改良提供高效精準(zhǔn)的手段。

 

　　該研究不僅明確了甜橙起源，通過基因組學(xué)手段結(jié)合雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)了甜橙起源的模型，具有重要理論意義；同時(shí)基于對甜橙物種起源和馴化的認(rèn)識(shí)，研發(fā)了高效育種技術(shù)與從頭馴化分子育種途徑，取得了從基礎(chǔ)理論到育種應(yīng)用的重要進(jìn)展。下一步有望利用野生柑橘與現(xiàn)代栽培柑橘的系譜數(shù)據(jù)庫和野生柑橘的黃龍病與潰瘍病抗性，將野生柑橘資源的抗性、香味等優(yōu)異性狀引入到現(xiàn)代栽培柑橘中，加速甜橙、檸檬等現(xiàn)代栽培柑橘的育種改良，如培育耐黃龍病與抗?jié)儾〉奶鸪取?/div>