12-Feb-2026
基因组学引导的育种策略有望加速美洲栗的种群回归
American Association for the Advancement of Science (AAAS)Peer-Reviewed Publication
一项新的研究发现,在遭受逾一个世纪枯萎病的致命摧残之后,标志性的美洲栗树有望借助新型基因组技术与精心培育的杂交品种而从灭绝边缘重获新生。该研究包含的实验表明,培育具有平均 70% 至 85% 美洲栗血统的杂交栗树可令其对枯萎病和根腐病产生显著的抗性。美洲栗之消亡堪称外来病害迅速殄灭本土物种的最典型案例之一。引发美洲栗树枯萎病的坏死性真菌是在 19 世纪末随亚洲栗树被引入北美的。在短短数十年间,数十亿棵美洲栗树就此湮灭;这种曾在缅因州到密西西比州森林中的优势树种几近绝迹。如今,该物种被广泛认为已功能性灭绝。一个多世纪以来,人们从未停止恢复美洲栗的努力,其中包括培育抗病树种。尽管来自中国栗树的抗性等位基因渐渗为美洲栗种群自我维持的恢复提供了助力,但由于枯萎病抗性的基因结构复杂且人们对其不甚了解,因此研究进展仍显迟滞。
为弥补这一研究空白,Jared Westbrook 和同事在杂交育种项目中为三棵重要的始祖栗树构建了染色体级的基因组组装序列。通过对这些高度注释的参考基因组进行比较,Westbrook 等人发现,大多数蛋白质编码基因在不同物种之间是共享的,而拷贝数变异(CNV)似乎能促成中国栗的抗枯萎病能力。此外,RNA测序显示,美洲栗和中国栗对枯萎病感染的反应差异显著;代谢物分析进一步揭示,中国栗含有高浓度的可抑制真菌生长的化合物,提示通过增强这些代谢物或可提升美洲栗的抗病能力。鉴于这种复杂性,Westbrook 等人认为,通过回交育种策略,反复选择和多代杂交可能会更有效地培育出抗病杂交品种。Jared Westbrook 指出:“通过长期野外试验来评估树木育种计划的基因增益十分重要。在理想情况下,应将单个家系的栗树种植在多个试验场地,旨在将局部环境和遗传因素对性状的影响进行区分。”Steven Strauss 和 Gancho Slavov 在一篇相关的《视角》中对这项研究进行了更详细的讨论。
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