Shiikuwasha mają ważną wartość handlową na Okinawie i są wykorzystywane do tworzenia wielu różnych produktów. Na Okinawie Oogimi i Katsuyama są największym obszarem produkcji cytrusów na Okinawie. To zdjęcie przedstawia produkty firmy Katsuyama. Źródło:Katsuyama Shiikuwasha Co., Ltd.
- Owoce cytrusowe z rodziny mandarynek mają ważną wartość handlową, ale sposób, w jaki powstała ich różnorodność, był pewną tajemnicą
- Naukowcy przeanalizowali genomy odmian wschodnioazjatyckich i znaleźli drugie centrum różnorodności na Wyspach Riukyu, obok znanego wcześniej ośrodka w górach południowych Chin
- Odkryli nowy gatunek cytrusów, pochodzący z Okinawy, który powstał około dwóch milionów lat temu, kiedy archipelag Ryukyu został odłączony od kontynentalnej Azji
- Inne cytrusy z Okinawy i kontynentalnej Japonii, w tym shiikuwasha i tachibana, są hybrydami tego nowo odkrytego dzikiego gatunku z różnymi odmianami z Azji kontynentalnej
- Te badania mogą mieć implikacje handlowe i otwierać potencjał do tworzenia dodatkowych hybryd o korzystnych cechach
Owoce cytrusowe z rodziny mandarynek są popularne na całym świecie ze względu na ich smaczne i zdrowe właściwości. W Japonii maleńka shiikuwasha i ozdobna tachibana mają szczególne znaczenie kulturowe i historyczne. Jednak pochodzenie tych dwóch odmian, a także innych cytrusów wschodnioazjatyckich, do tej pory zawsze było czymś tajemniczym.
W nowym badaniu opublikowanym w Nature Communications , naukowcy z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) i współpracownicy z innych instytutów przeanalizowali 69 genomów wschodnioazjatyckiej rodziny mandarynek wraz z ich krewnymi z Azji kontynentalnej, aby ujawnić dalekosiężną historię izolacji, od dawna podróże na odległość i hybrydyzacja.
Shiikuwasha mają ważną wartość handlową na Okinawie i są wykorzystywane do tworzenia wielu różnych produktów. Na Okinawie Oogimi i Katsuyama są największym obszarem produkcji cytrusów na Okinawie. To zdjęcie przedstawia produkty firmy Oogimi. Źródło:Hidekazu Sumi
Historia zaczyna się w prowincji Hunan w południowych Chinach, która jest centrum różnorodności dzikich mandarynek i genetycznym źródłem najbardziej znanych mandarynek. Kiedy naukowcy ponownie przeanalizowali wcześniej opublikowane dane genomowe, nieoczekiwanie odkryli, że dzikie mandarynki z tego górzystego regionu są podzielone na dwa podgatunki.
„Odkryliśmy, że jeden z tych podgatunków mandarynek może urodzić potomstwo, które jest genetycznie identyczne z matką” – powiedział dr Guohong Albert Wu, współpracownik badawczy w Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii. „Podobnie jak wiele innych roślin, dzikie cytrusy zazwyczaj rozmnażają się, gdy pyłek ojca łączy się z jajem matki, mieszając w nasionach geny obojga rodziców. Ale znaleźliśmy podgatunek dzikich mandarynek z Mangshan w południowych Chinach, gdzie nasiona zawierają identyczną kopię DNA matki bez udziału ojca. Tak więc ziarno wyrasta na klona macierzystego drzewa”.
Kwiat shiikuwasha sfotografowany w Ōgimi na Okinawie. Naukowcy odkryli, że ta dobrze znana roślina jest zarówno hybrydą, jak i klonem. Źródło:dr Chikatoshi Sugimoto
Po powrocie na Okinawę naukowcy przyjrzeli się uważniej dziwnym cytrusom podobnym do shiikuwasha, które wytwarzają małe, kwaśne owoce i zostały zignorowane przez lokalnych rolników, ponieważ mają niewielką wartość handlową. Ku ich zaskoczeniu odkryli, że ten dziwny cytrus reprezentuje wcześniej nieopisany gatunek, który nazwali mandarynką Ryukyu lub, bardziej formalnie, Citrus ryukyuensis . W przeciwieństwie do dobrze znanej shiikuwasha, która rozmnaża się klonalnie (jak podgatunek w Mangshan), nowy gatunek zawsze rozmnaża się płciowo.
Co ciekawe, naukowcy odkryli, że wszystkie shiikuwasha są hybrydami bardzo specyficznego typu — jeden rodzic pochodzi z lokalnego gatunku Ryukyuan, a drugi z kontynentalnej Azji. Co zaskakujące, wszystkie shiikuwasha mają tego samego rodzica-mandaryna z kontynentu, co oznacza, że wszystkie shiikuwasha są przyrodnim rodzeństwem.
Doszli do wniosku, że dziesiątki tysięcy lat temu mandarynka z Azji kontynentalnej została przetransportowana przez ludzi lub metodami naturalnymi do krainy, która stała się wyspami Riukyu. Tam kojarzył się z rodzimymi cytrusami Ryukyu. Naukowcy prześledzili pochodzenie tej mandarynki z Azji kontynentalnej od Mangshan, gdzie nabyła zdolność do rozmnażania bezpłciowego. Ta umiejętność została przekazana jego dzieciom.
W ten sposób wszystkie odmiany shiikuwasha znalezione obecnie na rynkach Okinawy pochodzą z tego kojarzenia i rozmnażają się bezpłciowo, umożliwiając rozmnażanie stabilnych odmian, takich jak złota shiikuwasha, z pokolenia na pokolenie.
A co z tachibana i innymi wschodnioazjatyckimi odmianami mandarynki?
„Oni wszyscy są hybrydami!” wyjaśnił dr Chikatoshi Sugimoto, stypendysta podoktorski w OIST’s Molecular Genetics Unit. „Wydaje się, że linia tachibana wywodzi się od nowo opisanego gatunku Ryukyu i innej mandarynki z Chin, ale jej miejscem narodzin było prawdopodobnie to, co jest obecnie kontynentalną Japonią”.
Kiedy zobaczyli wzór genetyczny w shiikuwasha i tachibanie, badacze rozpoznali również inną rodzinę przyrodniego rodzeństwa obejmującą różne tradycyjne typy Ryukyuan – oto, kabuchii, tarogayo i inne nienazwane cytrusy. Ta rodzina, którą naukowcy nazwali „yukunibu” (kwaśne cytrusy w ojczystym języku Okinawy), jest znacznie młodsza niż shiikuwasha i tachibana. Powstało, gdy słynny kunenbo – także ojciec mandarynek satsuma – zhybrydyzował z rodzimym mandarynem Ryukyu. Kunenbo zostało sprowadzone na Okinawę z Indochin około 4500 lat temu przez handel morski. Podobnie jak kontynentalni rodzice shiikuwasha i tachibany, był również zdolny do klonowania siebie przez nasiona, ze względu na swoje odległe pochodzenie z Mangshan, i przekazał tę cechę swoim dzieciom.
„Fascynujące jest rozszyfrowanie historii dywersyfikacji mandarynek i jej związku z biogeografią regionu” – podsumował prof. Dan Rokhsar, główny badacz Wydziału Genetyki Molekularnej OIST. „Ale może mieć też wartość handlową. Jakie są inne możliwe typy hybrydowe? Czy możemy stworzyć nowe hybrydy, które są bardziej odporne na choroby lub suszę lub mają inne pożądane cechy? Patrząc w przeszłość, możemy tworzyć wszelkiego rodzaju możliwości na przyszłość”.
Odniesienie:„Dywersyfikacja cytrusów mandarynek przez specjację hybrydową i apomiksy” Guohong Albert Wu, Chikatoshi Sugimoto, Hideyasu Kinjo, Chika Azama, Fumimasa Mitsube, Manuel Talon, Frederick G. Gmitter Jr. i Daniel S. Rokhsar, 26 lipca 2021 r., Komunikacja z naturą .
DOI:10.1038/s41467-021-24653-0
Aby rozwikłać tę różnorodność, naukowcy ściśle współpracowali z przemysłem i osobami z Okinawy, w tym z Centrum Badań Rolniczych Prefektury Okinawy, oddziałem w Nago, Katsuyama Shiikuwasha i lokalnym rolnikiem Hiroshi Kobashigawą.
