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梨是世界性广泛栽培的果树树种，其全球栽培面积和产量分别为129.3万公顷和2310.9万吨 （2020 FAO数据） ，其中我国梨的栽培面积和产量均占总量的近70%，是世界第一大梨生产国。梨具有丰富的品种资源，根据其遗传来源可分为亚洲梨和西洋梨两大种群，两者在果实形状、色泽、风味等方面均存在较为明显的差异。其中，亚洲梨和西洋梨在果实的软化特征方面差异明显。通常，西洋梨采后不能即食，需要“后熟”变软后才可食用，其果实软化速度较快，不耐贮藏；而亚洲梨（除秋子梨外）典型的特征是脆肉多汁，采后即食，不需要“后熟”过程，果实软化速度相对慢，有较长的贮藏期。为什么亚洲梨和西洋梨具有截然不同的软化特征，其内在的遗传机制差异是什么，目前尚不清楚。
图1 亚洲梨和西洋梨的野生资源及栽培品种果实硬度变化
近日，南京农业大学研究团队在BMC Biology在线发表了题为An identical-by-descent segment harbors a 12-bp insertion determining fruit softening during domestication and speciation in Pyrus的研究论文，揭示了亚洲梨与西洋梨果实软化特征差异的遗传机制。
该研究利用梨的重测序数据，基于个体间IBD （identity-by-descent） 分析分别对亚洲和西洋梨的野生和栽培种之间的基因流进行了鉴定，并解析了基因流对亚洲和西洋梨果实软化性状差异的影响，发现在亚洲和西洋梨的野生和栽培种之间均鉴定到一个长3Mb的IBD富集区间 （IBD-ER） ，进一步分析表明该3Mb IBD-ER为亚洲和西洋梨的共同驯化区间。
图2 亚洲和西洋梨群体IBD-ERs的选择信号
同时，利用全基因组关联分析 （GWAS） ，在3Mb IBD-ER鉴定到一个与梨果实硬度密切相关的重要候选基因TIC55，其在拟南芥中的同源基因具有调控叶绿素降解的功能。利用重测序、转录组数据，并结合分子生物学实验，明确了在亚洲梨TIC55基因的第一个外显子区域存在一个长度为12bp的串联重复插入，从而导致TIC55基因只在亚洲梨中高度表达，抑制了果实的软化；而在西洋梨中不存在这一序列特征，同时基因几乎不表达，果实的软化速度较快。基于以上研究，提出了亚洲和西洋梨TIC55基因的序列插入和分化导致梨果实软化特征差异的进化模型。该研究不仅为解析亚洲和西洋梨果实软化差异提供了遗传基础，同时可为其他果实性状研究提供了新思路和新方法。
图3 亚洲和西洋梨TIC55基因的序列变异、表达特征和进化模型
南京农业大学园艺学院博士生宋波波、李晓龙（现浙江农林大学园艺科学学院副教授） 、曹贝贝为共同第一作者，吴俊教授、李甲明博士为共同通讯作者，山东农业大学园艺科学与工程学院张明月副教授、伊利诺伊大学Schuyler S. Korban教授等参与了研究工作。本项目得到了国家重点研发计划、国家杰青、国家自然科学基金青年基金、国家现代农业产业技术体系、江苏省梨产业技术体系等项目资助。
论文链接：
https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01409-w
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