西北農林魏安智團隊揭示花椒遺傳多樣性、品種親緣關係及栽培起源

花椒屬(Zanthoxxylum)植物是芸香科(Rutacea)中分布最廣的一個屬，全世界約有250種，為喬木、小喬木或木質藤本，常綠或落葉，廣泛分布於亞洲、大洋洲、北美的熱帶亞熱帶地區。該屬植物由於具有特殊的麻香味，被廣泛用作調味品；該屬多數種類的根、莖、葉、果均可入藥，具有鎮痛、麻醉、抑菌等功效，同時又是山地生態造林的重要樹種。我國是花椒屬植物起源和多樣化中心之一，約有39種14變種，廣泛分布於我國華北、華中和華南地區，臺灣和西藏地區亦有分布。目前，花椒(Z. bungeanum)和竹葉花椒(Z. armatum)是我國馴化歷史最為悠久、人工栽培面積最大的樹種。在長期自然選擇和人工選育的作用下，花椒和竹葉花椒形成了多種生態類型和品種。然而，這些種質資源的遺傳多樣性及其進化關係尚未揭示，嚴重阻礙了花椒和竹葉花椒的良種選育。

近日，Horticulture Research在線發表了西北農林科技大學魏安智教授團隊題為Genomic analysis reveals the genetic diversity, population structure, evolutionary history and relationships of Chinese pepper的研究論文。該論文通過GBS簡化基因組測序技術對112份花椒和竹葉花椒種質資源的遺傳多樣性進行分析，鑑定到38,395個SNPs標記。群體結構分析表明，花椒主要分為三個分支，Clade I和Clade II分別位於秦嶺以北和秦嶺以南，而Clade III主要分布於西南地區。竹葉花椒的栽培群體和野生群體各自聚為一個分支，主要分布於西南地區。品種間親緣關係分析表明，花椒在進化過程中發生過多次分化事件，花椒和竹葉花椒之間未發現近期基因滲入現象，然而種內不同品種間卻檢測到基因滲入現象。該研究通過溯祖理論和物種潛在分布區模擬構建了這兩個物種的種群動態歷史，推斷表明，花椒和竹葉花椒的分化時間距今約12 百萬年，氣候變化是花椒和竹葉花椒群體動態歷史形成的主要原因。花椒經歷了長期穩定的種群擴張，其有效群體大小在末次冰川盛期急劇下降。而竹葉花椒的有效群體大小表現出較快的增長趨勢，到末次冰川盛期時增長減慢或停止增長。該研究進一步通過馴化歷史模型分析推斷了花椒的栽培起源，甘肅武都可能是栽培花椒的起源中心。該論文系統地研究了花椒和竹葉花椒的遺傳多樣性、品種間的親緣關係及栽培起源，對花椒種質資源的高效利用和保護具有重要意義。

Fig. 1 Genetic structure and geographic distribution of Chinese pepper in China

Fig. 2 Demographic history of Z. bungeanum and Z. armatum

Fig. 5 Admixture graph of the history of Z. bungeanum and Z. armatum cultivars

西北農林科技大學博士後馮世靜，已畢業博士研究生劉振山為該論文第一作者，魏安智教授為論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃項目(2018YFD1000605)和國家林業和草原局科技發展中心項目(KJZXSA202025)的資助。

作者簡介

魏安智教授為西北農林科技大學林學院院長，國家林業局花椒工程技術研究中心主任，國務院特殊津貼專家，陝西省有突出貢獻專家，西北農林科技大學鳳縣花椒試驗示範站首席專家。

魏安智教授課題組一直致力於花椒研究，對花椒屬植物種間親緣關係和花椒品種起源、種質資源評價，花椒有效成分的分離提取，花椒麻、香、色和抗逆性等品質指標的分子機理，花椒優異種質創製以及產業化豐產栽培技術等開展了全面研究，取得了一系列重要突破性進展和研究成果。發表科研論文40餘篇，出版著作3部，審定花椒良種3個。

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00376-z

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關於園藝研究

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分區（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。