來自天山的祖先:新疆野蘋果與現代蘋果的演化故事

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在你手上的一顆蘋果,很可能藏著來自遙遠中亞山區的野性基因。這些基因的源頭,有一部分來自於一種名叫新疆野蘋果(Malus sieversii)的野生蘋果樹。


新疆野蘋果的天然分布區域包括了哈薩克、吉爾吉斯、塔吉克、烏茲別克與中國新疆天山地區的山谷與山坡地帶,從海拔約 500 至 1900 公尺,都可以找到它的蹤跡。它能耐酷寒、耐乾旱、抗病性強,果實大小與味道變異大,有些甚至與超市裡的蘋果幾乎無異。科學家發現,現代栽培蘋果(Malus domestica)大約有 46% 的基因來自新疆野蘋果。


這種野蘋果最早出現在正式的文字記錄中,是在 1792 年至 1794 年,由俄國植物學者暨藥劑師 Johann Sievers 在哈薩克的 Urdzhar 河谷發現。他在信中描述這些果樹為「矮小卻美麗的野蘋果林」,並提到當地人稱之為「alma」(今日土耳其語與哈薩克語的「蘋果」仍是此字。土耳其語為”elma”,哈薩克語為”алма”,也就是”alma”)。


When I arrived at the foot of the mountain, the goddess Flora delighted me with a forest of the most beautiful dwarf apple trees, which grow wild here at Urdzhar on both banks. I forgot my fatigue, the heat, the rockfall, and everything else and entered the apple trees like a wood sprite and began to feast. Forgive me for this exuberance; you know, I was born in the land of apples. During my 4 years in Siberia, I have not tasted other fruits, except for the wild pears growing beyond Lake Baikal, which are eaten there as a dessert with powdered sugar instead of candies. But those I found now were a good tart fruit, though here, in their wild state, they have shrunk to the size of a bee’s egg and have red and yellow cheeks. In Kyrgyz, they are called ‘alma’. It seems one could present this variety as a new species. The three Siberian peasants who were with me were even more amazed. They had heard from their fathers, who came from Little Russia and Poland, frequent mentions of the abundance of apples there, but they had never seen any themselves.
當我來到山腳下,自然女神芙蘿拉以一片最美麗的矮小蘋果林來歡迎我——這些蘋果樹在 Urdzhar 河的兩岸自然生長。我忘記了旅途的疲憊、炎熱、落石,以及所有其他困難,像個林中精靈般走進蘋果林,開始大快朵頤。請原諒我這麼激動——你知道,我是生於蘋果之鄉。這四年來,我在西伯利亞從未吃過其他水果,只有貝加爾湖以東長的野梨,那裡的人會撒上糖粉當作點心。相比之下,這裡的果實雖然在野生狀態下縮小成像蜜蜂蛋一般大小,但有著紅黃雙色,帶著酸中帶甘的好滋味。當地人稱這些果樹為「alma」。我想,這應該可以被視為一個新的物種。同行的三位西伯利亞農夫也驚訝不已。他們的父親來自小俄羅斯與波蘭,曾經耳聞蘋果之豐盛,但他們自己從未親眼見過。


後來植物學家 Ledebour 以 Sievers 的名字為其命名為 Malus sieversii


1980 年代末期,隨著蘇聯體制鬆動,中亞首次對外國科學家敞開國門。美國農業部(USDA)與哈薩克學者 Aimak Dzhangaliev 合作,於 1989 至 1996 年間進行四次遠征,共採集 892 株新疆野蘋果樣本。


他們的動機來自對蘋果基因單一化的擔憂。由於現代栽培品系蘋果大量依賴 Vf (又稱 Rvi6)抗病基因來對抗蘋果黑星病(apple scab, 病原為 Venturia inaequalis),若病原突變,整體作物可能面臨巨大風險。而且從 1980 年代起,歐洲(尤其荷蘭、德國、瑞士)就陸續出現能感染 Vf 蘋果品種的黑星病菌株(稱為 Vf-virulent strains),也就是說:病菌已開始破解 Vf 抗性。


有鑑於新疆野蘋果具有極高的基因多樣性與天然抗病性,因此美國農業部在1989年決定遠征哈薩克,研究新疆野蘋果的基因。


研究的成果豐碩。他們發現,部分樣本即使不含 Vf 基因,仍對黑星病等病害具有極佳的天然免疫力,顯示可能蘊藏著未知的抗病機制。


這些樣本被送往美國與其他國家進行育種、抗病性測試與基因定序,並成為後續全球蘋果改良的重要資源。


由於這些野蘋果是蘋果重要的基因資源,哈薩克政府已將新疆野蘋果列為重點保育物種,並建立多個國家公園與基因保護區,例如天山的 Ile-Alatau 與 Dzungarian Alatau 國家公園。然而,野生族群仍面臨棲地消失、都市擴張、農業入侵、病蟲害與與栽培種基因混雜等威脅。


例如,在阿拉木圖附近的野蘋果林,在 1930 年代面積曾達 190 公頃,2004 年時只剩下不到 10 公頃。同時,外來病蟲如蘋果毒蛾與 Valsa canker 真菌也導致族群快速衰退。


目前保育策略包括:設置緩衝區防止基因污染、復育原生族群、種源保存與田野監測。此外,全球植物種原庫如美國 NPGS 也積極進行離地保種。


總而言之,新疆野蘋果不只是植物學者心中的演化活化石,更是未來氣候變遷與病害威脅下,保衛人類果園的重要基因庫。了解並保護這位來自天山的祖先,是我們面對未來農業挑戰不可忽視的任務。


參考文獻:

Taskuzhina, A., Pozharskiy, A., & Gritsenko, D. (2024). The contribution of Malus sieversii to the emergence and diversity of domesticated apple varieties. In Malus domestica – New Insights (pp. 1–14). IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.1006927


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