Färska litchi.
Lytchiplommon var strålande och smakrik så älskad att de tämjdes inte bara en gång under antiken, utan oberoende av varandra i två olika regioner i Kina, visar en studie.
De är taggiga på utsidan, söta på insidan och älskade för sina ikoniska rosa skal och pärlemorfärgade, doftande frukter. I USA kan du stöta på dem som en smakrik ingrediens i bubbelte, glass eller en cocktail. Du kan också skala dem och äta dem färska.
Litchi har odlats i Kina sedan urminnes tider, med uppgifter om odling som går tillbaka omkring 2 000 år. Färska litchi var ett föremål för sådan önskan att en kejsare under Tangdynastin satte upp en dedikerad häststafett för att leverera frukterna till det kejserliga hovet från skördar som gjordes långt söderut.
Nu har forskare använt genomik för att titta ännu djupare in i litchis historia. Och i processen har de avslöjat insikter som också kan hjälpa till att forma artens framtid.
"Lychee är en viktig tropisk jordbruksgröda i Sapindaceae (lönn och hästkastanj) familjen, och det är en av de ekonomiskt mest betydelsefulla fruktgrödorna som odlas i östra Asien, särskilt vad gäller årsinkomsten för bönder i södra Kina, säger Jianguo Li, PhD, professor vid South China Agricultural University (SCAU) College of Horticulture och en senior författare av studien. "Genom att sekvensera och analysera vilda och odlade litchi-sorter kunde vi spåra litchis ursprung och domesticeringshistoria. Vi visade att extremt tidigt och sent mogna sorter härrörde från oberoende mänskliga domesticeringshändelser i Yunnan respektive Hainan.”
Dessutom, "Vi identifierade en specifik genetisk variant, en raderad sträcka av genetiskt material, som kan utvecklas som en enkel biologisk markör för screening av litchi-sorter med olika blomningstider, vilket bidrar viktigt till framtida avelsprogram," tillägger Rui Xia, PhD, professor vid samma högskola vid SCAU och en annan senior författare till forskningen.
"Som ett pussel lägger vi ihop historien om vad människor gjorde med litchi", säger Victor Albert, PhD, University at Buffalo evolutionsbiolog, också en senior författare av studien. "Det här är de viktigaste berättelserna som vår forskning berättar:Litchis ursprung, tanken att det fanns två separata domesticeringar och upptäckten av en genetisk radering som vi tror orsakar olika sorter att frukt och blomma vid olika tidpunkter."
Studien kommer att publiceras idag (3 januari 2022) i Nature Genetics . Den leddes av SCAU i samarbete med ett stort internationellt team från Kina, USA, Singapore, Frankrike och Kanada.
Seniorförfattare är Rui Xia, Jianguo Li och Houbin Chen från SCAU; Ray Ming från University of Illinois i Urbana-Champaign; och Victor Albert från UB. De första författarna är Guibing Hu, Junting Feng, Chengming Liu och Zhenxian Wu från SCAU; Xu Xiang från Guangdong Academy of Agricultural Sciences; Jiabao Wang från Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences; och Jarkko Salojärvi från Nanyang Technological University.
En frukt så älskad att den tämjdes mer än en gång
För att genomföra studien producerade forskare ett högkvalitativt "referensgenom" för en populär litchikultivar som heter "Feizixiao", och jämförde dess DNA med det från andra vilda och odlade sorter. (Alla sorterna tillhör samma art, Litchi chinensis ).
Forskningen visar att litchiträdet, Litchi chinensis , var troligen domesticerad mer än en gång:Vilda litchi har sitt ursprung i Yunnan i sydvästra Kina, spred sig österut och söderut till Hainan Island, och tämjdes sedan oberoende på var och en av dessa två platser, föreslår analysen.
I Yunnan började man odla mycket tidigt blommande sorter, och i Hainan sent blommande sorter som bär frukt senare på året. Så småningom ledde korsning mellan sorter från dessa två regioner till hybrider, inklusive sorter, som "Feizixiao", som fortfarande är extremt populära idag.
Den exakta tidpunkten för dessa händelser är osäker. Till exempel antyder studien att en milstolpe, den evolutionära splittringen mellan L. chinensis populationer i Yunnan och Hainan, som ägde rum före domesticeringen, kunde ha inträffat för cirka 18 000 år sedan. Men det är bara en uppskattning; andra lösningar är möjliga. Ändå ger analysen en fascinerande titt på litchis evolutionära historia och deras koppling till människor.
När kommer detta litchi-träd att blomma? Ett enkelt genetiskt test kan berätta
Studien lägger inte bara till nya kapitel till litchiens historia; den ger också en fördjupad titt på blomningstid, en oerhört viktig egenskap inom jordbruket.
"Tidligt mogna litchi kontra sent mogna litchi kom från olika platser och domesticerades oberoende", säger Albert, PhD, Empire Innovation Professor of Biological Sciences vid UB College of Arts and Sciences. "Detta i sig är en intressant historia, men vi ville också veta vad som orsakar dessa skillnader:Varför fruktar och blommar dessa sorter vid olika tidpunkter?"
Genom att jämföra DNA från många litchi-varianter identifierade teamet en genetisk variant som kunde användas för att skapa ett enkelt test för att identifiera tidig- och sentblommande litchi-växter.
Varianten är en deletion - en bit av saknat DNA - som ligger nära två gener som är associerade med blomning och kan hjälpa till att kontrollera aktiviteten hos en eller båda av dem.
Yunnan-sorter som blommar mycket tidigt har raderingen och ärver den från båda föräldrarna. Hainan-sorter som mognar sent har det inte alls. Och Feizixiao - en hybrid med nästan lika stora mängder DNA från var och en av de två regionala populationerna - är "heterozygot" för deletionen, vilket betyder att den bara har en kopia som ärvs från en förälder. Detta är vettigt, eftersom Feizixiao blommar tidigt, men inte extremt tidigt.
"Detta är mycket användbart för uppfödare. Eftersom litchien är lättfördärvlig har blomningstiderna varit viktiga för att förlänga den säsong som litchien finns tillgänglig på marknaderna för, säger Albert.
Sekvensering av litchi-genomet är bara början
Teamet vid SCAU initierade litchigenomstudien som en del av ett större projekt som hoppas kunna utöka vad vi vet om DNA från viktiga blommande växter inom samma familj, Sapindaceae .
"Sapindaceae är en stor familj som inkluderar många ekonomiskt viktiga växter”, säger Xia. "Än så länge har bara ett fåtal av dem, inklusive litchi, longan, rambutan, gulhorn och lönn, fått sina fullständiga genom sekvenserade."
"Vi, College of Horticulture vid SCAU, arbetar med ett stort samarbetsprojekt för att sekvensera fler Sapindaceae arter hemmahörande i Kina och av ekonomisk betydelse, såsom rambutan, sapindus (såpbär) och ballongrankor, som syftar till breda och grundliga jämförande genomiska undersökningar för Sapindaceae genomik”, tillägger Xia. "De huvudsakliga forskningsintressena kommer att vara blomning, sekundär metabolism som leder till smaker och dofter, blom- och fruktutveckling, bland annat."
Referens:"Två divergerande haplotyper från ett mycket heterozygott litchi-genom föreslår oberoende domesticeringshändelser för tidigt och sent mogna sorter" av Guibing Hu, Junting Feng, Xu Xiang, Jiabao Wang, Jarkko Salojärvi, Chengming Liu, Zhenxian Wu, Jisen Zhang, Xinming Liang, Zide Jiang, Wei Liu, Liangxi Ou, Jiawei Li, Guangyi Fan, Yingxiao Mai, Chengjie Chen, Xingtan Zhang, Jiakun Zheng, Yanqing Zhang, Hongxiang Peng, Lixian Yao, Ching Man Wai, Xinping Luo, Jiaxin Fu, Haibao Tang , Tianying Lan, Biao Lai, Jinhua Sun, Yongzan Wei, Huanling Li, Jiezhen Chen, Xuming Huang, Qian Yan, Xin Liu, Leah K. McHale, William Rolling, Romain Guyot, David Sankoff, Chunfang Zheng, Victor A. Albert, Ray Ming, Houbin Chen, Rui Xia och Jianguo Li, 3 januari 2021, Nature Genetics .
DOI:10.1038/s41588-021-00971-3
