培育出無籽葡萄,真的是天意

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葡萄好吃,但是要吐籽麻煩。所幸,無籽葡萄品系很早就出現了。大名鼎鼎的「蘇丹娜」(Sultania),或者說Thompson Seedless(可能是因為這個品系是由William Thompson引進美國而得名),是一個非常古老的品系,據說可以回溯到小亞細亞的黎凡特(Levant)。



由於無籽的性狀對鮮食葡萄實在太重要了,最近有研究團隊想知道,到底無籽的性狀是由什麼基因來決定的?從這麼多年的育種經驗看來,應該不是單一基因。


研究團隊分析了548個葡萄的全基因體資料,並針對Thompson Seedless與Black Monukka這兩種無籽葡萄進行了更詳細的分析。


結果發現,無籽葡萄可以被分為兩個獨立的譜系,分別是歐洲栽培葡萄(Vitis vinifera,VV)與歐洲栽培葡萄及美洲葡萄(V. vinifera x V. labrusca)這兩群。但是它們都可以追溯到Thompson Seedless這個古老的品系。而且,這兩群之間也有基因流動(雜交),例如有兩個對無籽性狀很重要的基因座SDISDI2,就顯示出相似性。


這其實也不能說意外,畢竟大家都是源自於Thompson Seedless這個古老的品系,所以不可能完全不像嘛~


透過進行全基因體關聯分析(GWAS),研究團隊找到了110個與無籽性狀相關的數量性狀基因座(QTL),其中包括了634個候選基因。


634個基因!好多啊!於是研究團隊進行了進一步的分析,將候選基因的數量縮小到339個。這339個基因還可以依據功能被分為13類,包括胚胎發育、胚乳發展、種皮形成等等。


當然,339個還是太多,不過研究團隊把這些資料用來建立了一個機器學習的模型。結果發現,這個模型在預測無籽性狀時,達到了97%的準確率。也就是說,未來在為葡萄進行育種時,可以不用等到結果,只需要取得基因資料、輸入這個模型,就能夠知道這株葡萄是不是無籽的。這樣可以把有籽的子代先行淘汰,降低育種時的人工與土地需求。


當然,想到牽涉到無籽性狀的基因竟然有那麼多(雖然裡面有些應該是相關性不高啦),就覺得當初能培育出「蘇丹娜」的農夫,真的是天意啊。畢竟當時的人在完全不懂遺傳學、也不知道基因、DNA的狀況下,還能培育出這樣的品系,除了老天爺賞飯吃,也不知道要怎麼形容了。


參考文獻:


Wang, X., Liu, Z., Zhang, F., Xiao, H., Cao, S., Xue, H., Liu, W., Su, Y., Liu, Z., Zhong, H., Zhang, F., Ahmad, B., Long, Q., Zhang, Y., Liu, Y., Gan, Y., Hou, T., Jin, Z., Wu, X., ... Zhou, Y. (2024). Integrative genomics reveals the polygenic basis of seedlessness in grapevine. Current Biology, 34(1-15). https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.022


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