桃原產我國,已有三千多年的栽培歷史,其果實風味美饌、營養豐富,深受人們喜愛。桃依據果肉質地差異可分為溶質型和非溶質型。我國主栽桃品種多為溶質桃,果實采后極易軟化,不利于貯藏和運輸。此外,桃果實成熟時,果肉還分離核和粘核兩種類型。已有桃資源可分為離核溶質、粘核溶質和粘核非溶質三種類型,但離核非溶質桃至今尚未見報道。
中國科學院武漢植物園韓月彭課題組揭示了兩個串聯排列基因PpendoPGF和PpendoPGM分別控制桃果肉溶質和離核性狀,這兩個基因都編碼多聚半乳糖醛酸酶且兩者同源性很高。桃祖先種可能只有PpendoPGM基因,果實表現為粘核溶質;之后PpendoPGM基因發生了缺失和復制兩種突變事件,分別導致了粘核非溶質和離核溶質性狀的出現(下圖)。此外,PpendoPGF基因除控制果肉離粘核性狀外,還具有引起果肉溶質的多效性,這導致“離核非溶質”性狀無法形成。
研究成果以“Copy number variation of a gene cluster encoding endopolygalacturonase mediates flesh texture and stone adhesion in peach”為題發表于Journal Experimental Botany,首次揭示了基因拷貝數變化調控果樹果實品質性狀的新機制,研究結果既對認知果樹性狀的形成具有理論意義,又為桃等果實質地性狀改良提供了工具。
桃果肉質地多樣性演化機理示意圖