研究人员致力于扭转遗传多样性流失，培育抗逆性强的橄榄品种

在全球关于可持续发展与气候变化之间联系的讨论中，生物多样性正日益受到关注。 

就橄榄生物多样性而言，近年来，农业食品行业的从业者和研究人员对此越来越关注，他们致力于遏制基因流失，并研究和培育更具韧性的品种。

丰富的生物多样性对希望开展新育种计划的研究人员大有裨益。——萨曼塔·泽拉斯科，橄榄遗传学研究员，CREA

“橄榄树（Olea europaea subsp. europaea）是一种历史极为悠久的树种，拥有极其丰富的遗传多样性，”位于卡拉布里亚伦德的农业研究与农业经济分析委员会（CREA-OFA）橄榄、果树及柑橘作物研究中心的研究员萨曼塔·泽拉斯科表示。

“首先，我们必须澄清，‘遗传多样性’是一个科学定义，但在公众讨论中通常被‘生物多样性’所替代，”她补充道。 

另见：基因型对初榨橄榄油脂肪酸含量的显著影响

根据CREA于2012年针对联合国粮食及农业组织《粮食和农业植物遗传资源状况第二次报告》进行的最新官方计算， 全球主要离体种质资源库中保存的橄榄种质资源至少包含2,629个不同品种。 

意大利的遗传多样性最为丰富，其国家果树品种登记册中列有734个品种，该登记册由意大利农业部于2020年进行了更新。

“意大利拥有数量极多的品种，其橄榄种质资源的构成是世界上规模最大、种类最丰富的，”泽拉斯科说道。“地处地中海中心，数千年来， 该国历经多次历史事件和人口迁移，这些都促进了植物材料的引进与交流，从而丰富了其品种遗产。”

如今，关于所谓新基因型的频繁报道表明其种质资源具有极大的多样性。然而，研究人员警告称，由于存在大量同义词和同名词的情况，无法确切界定品种的精确数量。

“我们最近利用覆盖几乎整个基因组的庞大标记集，对意大利品种进行了深入的分子研究，”泽拉斯科说道。 “虽然研究尚未完成，但我们可以预先断言，遗传物质中相当大一部分——或许占一半——属于同义变异的情况。” 

“其他国家可能也存在同样的情况，”她补充道。“不过，意大利拥有数量庞大的品种，这些都是地方选育的结果。在意大利的大多数地区，我们可以发现大约30到40个品种，因此即使在地方层面，也有非常丰富的种质资源。”

多项科学证据表明，橄榄树的驯化发源地是黎凡特地区（即东地中海地区，包括现今的塞浦路斯、以色列、约旦、黎巴嫩、叙利亚、巴勒斯坦及土耳其大部分地区），随后从该地区向地中海盆地各地扩散。 

营养繁殖起到了关键作用，因此橄榄种质中存在大量同义名 ——泽拉斯科以托斯卡纳品种“圣卡特琳娜”为例，该品种与西班牙品种“戈达尔·塞维利亚纳”具有相同的分子特征。 与此同时，橄榄树在各地发生了分化，产生了许多品种。

“当出现同义词的情况，即同一栽培品种有不同的名称时，可能会产生商业问题，”泽拉斯科说道。 “关于食用橄榄和特级初榨橄榄油的产地来源，若与受保护地理标志（PGI）和受保护原产地名称 （PDO）生产法规所设想的地理区域以外的产地采购，正变得越来越频繁。” 

“对技术规范中所列品种的基因组进行重测序，有助于筛选出，从而明确识别单个品种，并建立更有效的遗传认证体系，”她补充道。

在当前研究旨在寻找可持续发展领域解决方案的大背景下，丰富多样的基因库对于从基因库中提取基因用于遗传改良计划也大有裨益。

“丰富的生物多样性对于希望开展新育种计划的研究人员来说非常有用，”Zelasco 说道。 “第一步是在农艺层面了解一个品种的表现，以检测其 DNA 中能改善特定性状的基因，或者更确切地说，是检测负责改善农艺性状的基因内的突变。”

为了观察不同品种的基因表达，必须在单一环境中研究它们的行为，因此品种资源库至关重要。

“对一个品种进行表型鉴定和特征描述需要数年时间，因为我们必须考虑橄榄树隔年结果周期中的‘丰产年’和‘歉收年’，而且我们需要至少在三到四年内重复收集可靠的数据，”泽拉斯科说道。 

“由于大多数农艺性状受环境条件制约，因此品种比较还必须扩展到其他环境，而这些环境可以通过包含常见品种的种质资源库来精确再现，”她补充道。“一旦完成了品种间的比较，我们就能追溯哪些基因参与其中，以及哪些突变导致了性状的改良。”

目前，此类突变被应用于一种名为“基因组编辑”的创新性基因组技术，该技术属于辅助进化技术范畴，是该领域最新的突破。 基因组编辑是在基因组的特定位点进行精准修饰，这与随机作用的传统诱变法不同。

“我们通过统计学方法识别出有益突变，并非直接转移DNA，而是识别序列并向酶复合体发出指令，使其能够复制该突变，”泽拉斯科表示。 

“这是增强橄榄树遗传多样性的一个典型例子，”她补充道。“也就是说，我们识别出优良性状，并在待改良的品种中复制这些性状，同时不改变其遗传背景。”

举一个具体例子，卡罗莱亚（Carolea）是卡拉布里亚地区最普遍的品种，也是CREA研究人员研究的品种之一，因其易感油橄榄斑点病（由Spilocaea oleaginea引起）， 这是一种潜在的重大植物检疫问题。

“最近，我们对收藏中的至少150个品种进行了油蓟斑病（Spilocaea oleaginea）抗性表型鉴定， 因此，我们很快就能通过将基因型与表型相关联来识别改良突变，”泽拉斯科表示。 

“巴勒莫大学的研究小组最近也已鉴定出负责植物对病原体反应的基因，”她补充道。 “那么，在未来几年内，我们很可能能够通过基因组编辑技术在该品种中重现这种改良突变，从而培育出一种能耐受孔雀斑病的改良卡罗莱亚品种。”

考虑到使用抗病性更强的植物可减少植物检疫处理，对创新性基因组技术的研究为选育更适合新气候情景的植物铺平了道路。

最后，种质资源的研究使我们能够重新发现那些曾被搁置的品种，它们所具备的特性在当前背景下可能大有裨益。 

“我可以举一个被忽视的普利亚品种‘托斯卡尼娜’为例，该品种油酸和酚类化合物含量极高，早熟且产量颇丰，同时具有适度的交替性，” 泽拉斯科说道。 

“我们目前正在测试该品种对水分胁迫和生物胁迫的耐受性，”她补充道。“由于这些方面最近才成为科学界的优先研究方向，因此相关信息目前尚不完善。”

截至发稿时， 有五份新种质资源已准备好纳入位于科森扎省卡拉布里亚伊奥尼亚海岸米尔托·克罗西亚的CREA种质库——这些种质资源已经过基因特征分析，具有独特的分子特征。

“这些仍是未发表的种质资源，因此是潜在的新品种，目前尚未确定名称，”泽拉斯科表示。 

她指出，这些品种是在卡拉布里亚和其他意大利地区发现的，其中一些来自树龄达数百年的古树的根蘖，包括来自托斯卡纳塞姆普罗尼亚诺菲比亚内洛奥利沃内（Olivone）砧木的一株。

“古树橄榄是理解该物种系统发育的有趣研究对象，”泽拉斯科说。“非常彻底的基因组分析使我们能够了解该物种从驯化阶段至今是如何演化的。”

“当前的趋势确实是建立野生植物种质资源库，克罗地亚最近就建立了一个此类的新资源库，”她补充道。 “我们必须认识到，野生橄榄种质资源是新基因的宝库，对育种计划非常有用，特别是对于鉴定更具抗逆性的农艺性状而言。”

---