Nature Genetics：福建农林大学首次揭示凤梨（菠萝）的进化路线

来源：iNature

大多数谷物，蔬菜和观赏植物都是通过种子繁殖而有性繁殖的，而大多数果树，块茎和某些观赏植物是通过嫁接，组织培养，分裂或无性繁殖的。红菠萝（Ananas comosus var.bracteatus）在古代被种植用于纤维，果汁和活树篱，现在已成为泛热带观赏植物。

2019年9月30日，福建农林大学联合伊利诺伊大学，密歇根大学等在Nature Genentics 在线发表题为“The bracteatus pineapple genome and domestication of clonally propagated crops”的研究论文，该研究对Ananas comosus var . bracteatus CB5 的基因组进行了测序，将513 Mb组装成具有29,412个基因的25条染色体。CB5，F153和MD2基因组的比较阐明了纤维生产，颜色形成，糖分积累和果实成熟的基因组基础。研究人员还对89个凤梨基因组进行了重新测序，品种“ Smooth Cayenne”和“ Queen”展示了古老的和最近的混合物，而“ Singapore Spanish”则支持一步一步的驯化操作。这项工作指导了其他无性繁殖作物中性和无性驯化轨迹的探索。

大多数谷物，蔬菜和观赏植物都是通过种子繁殖而有性繁殖的，而大多数果树，块茎和某些观赏植物是通过嫁接，组织培养，分裂或无性繁殖的。有性繁殖的物种在驯化过程中经历了数百至数千代的重组。这种反复选择在基因组中留下了易于明显的特征。相反，无性繁殖作物的驯化既取决于营养繁殖，又取决于有性繁殖，它甚至可以是一步操作，一旦选择了克隆，选择就完成了。因此，克隆性作物可能在驯化后经历了零到几次重组和选择周期，这与有性繁殖的一年生作物形成鲜明对比。

菠萝（Ananas comosus（L.）Merr）是一种水果作物，起源于南美并已驯化。根据Bertoni的说法，属名Ananas在巴拉圭的瓜拉尼语中意为“优秀水果”。菠萝在6000年前就已被驯养，在南美洲有3500年前的古植物遗骸，并在2500年前传递给中美洲。菠萝通过多叶的水果冠，条或吸盘无性繁殖。

红菠萝（Ananas comosus var.bracteatus）在古代被种植用于纤维，果汁和活树篱，现在已成为泛热带观赏植物。 bracteatus植物因其明亮的粉红色至红色水果而著称。 “ bracteatus”这个名字是指它的长片，该植物生机勃勃，叶片长，刺粗，吸盘丰富。植物纤维已被用于许多有益于农业和环境的应用中，部分原因是植物纤维具有可生物降解的特性和缺乏致癌性。菠萝叶纤维（PALF）包含70–82％的纤维素，5–12％的木质素和1.1％的灰分。 PALF是天然纤维的主要来源，已被用于生产活性炭纤维，包装材料，细胞支架和服装。

菠萝位于凤梨科，包括> 3,000种，在> 50属内分组。凤梨科因其臭名昭著的合子前和合子后壁垒而对经典物种概念提出了挑战。凤梨在水果中是独一无二的，因为它的向心形水果。 bracteatus品种是一种变种，在巴西东南部，巴拉圭和阿根廷北部古老种植。

假设将来自南美的无性繁殖作物（例如菠萝）的驯化是“一步操作”。该研究对Ananas comosus var . bracteatus CB5 的基因组进行了测序，将513 Mb组装成具有29,412个基因的25条染色体。 CB5，F153和MD2基因组的比较阐明了纤维生产，颜色形成，糖分积累和果实成熟的基因组基础。研究人员还对89个凤梨基因组进行了重新测序，品种“ Smooth Cayenne”和“ Queen”展示了古老的和最近的混合物，而“ Singapore Spanish”则支持一步一步的驯化操作。

该研究确定了25个选择性清除，包括一个包含一对串联重复的菠萝蛋白酶抑制剂的强烈清除。在F153中连接了四个自我不相容的候选基因，但在自我相容的CB5中不起作用。该研究的发现支持在性繁殖的农作物的驯化中性重组和一步操作的共存。这项工作指导了其他无性繁殖作物中性和无性驯化轨迹的探索。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41588-019-0506-8