新华时论｜有一种科学，叫“无用”——也谈华为的“黄大年茶思屋”

苹果因其脆甜多汁、香味浓郁、营养丰富(fēngfù)，是全球最受(zuìshòu)人们喜爱且种植最广的水果之一。近日，一项围绕苹果的最新研究在(zài)线发表在《自然-遗传》期刊上：中国农业大学园艺学院(xuéyuàn)韩振海团队联合国内外科学家成功揭示了苹果属(shǔ)数千万年的演化轨迹，绘制出首张苹果属遗传多样性全景图。该(gāi)期刊配发《研究简述》重点推介，凸显了该研究在苹果属遗传与进化研究中的里程碑意义。

那么，小小苹果的(de)演化轨迹究竟有何特别？揭秘其遗传与进化，将为我国乃至世界苹果的科学育种与产业发展带来什么助益？我们请中国农业大学园艺学院教授、博士生(bóshìshēng)导师韩振海、李威来说(láishuō)说。

很多人可能不知道，如今的苹果其实(qíshí)是“进化+人为选择”的产物。换句话说(huànjùhuàshuō)，苹果是一个拥有复杂身世的“家族”。

现代栽培的苹果(píngguǒ)，最早起源于(qǐyuányú)中亚和(hé)我国新疆(xīnjiāng)天山一带的野生苹果。在数千年的传播(chuánbō)过程中，苹果一路走向世界，与各种“亲戚”不断“通婚”和“融合”，演变出了现在所看到的诸多品种。这种“混血”进化，让苹果不仅种类多、口味丰富(fēngfù)，还适应了各种各样的环境。正因为身世太复杂，苹果在育种和研究上遇到了一些“老大难”的问题。

很多育种工作都集中在“元帅”“金冠”“红富士(hóngfùshì)”“嘎啦(gālā)”等少数优质品种上，久而久之，栽培苹果的抗病能力下降、种质变单一(dānyī)。而一些(yīxiē)拥有强抗病、耐寒能力的野生苹果品种，却因为研究不够，没能被充分利用。

苹果树是一种多年生果树，遗传关系复杂，一个性状可能牵涉好多个基因。比如，矮化性状就与(yǔ)激素合成、信号转导、营养运输等多个调控通路相关。传统育种就像“蒙着(mēngzháo)眼睛走迷宫(mígōng)”，又慢又费劲，从开始培育一个新品种(xīnpǐnzhǒng)到真正种进果园，少说也得20多年。

三是(sānshì)先进技术难以施展拳脚

现代生物技术(jìshù)能做很多事情，如基因定位、精准改良等，但这些优势一旦遇上苹果(píngguǒ)研究，就很难真正发挥出来，根本原因在于(zàiyú)“基因组坐标”不够精确(jīngquè)。虽然早在15年前苹果参考基因组就已公布，但那只是单一品种的线性基因组，只提供了一条固定(gùdìng)的参考路径，无法反映苹果属丰富多样的遗传变异。科学家很难找到苹果关键基因的位置(wèizhì)，自然就无法轻松组合出理想的苹果性状。

因此，要想让苹果(píngguǒ)变得更好吃、更抗病、更高产，就必须从根本上了解(liǎojiě)它的遗传秘密。这不仅(bùjǐn)是科技创新(chuàngxīn)的方向，更是保障果农收入、应对气候变化、推动中国果业升级的关键所在。可以说，未来谁能掌握苹果的“基因钥匙”，谁就能领跑全球苹果种业的新一轮竞争。

研究遗传基因让苹果(píngguǒ)更“抗打”

近年来(jìnniánlái)，全球农业面临着(zhe)前所未有的双重压力。一方面，天气越来越反常，忽冷忽热、干旱、冻害接连上演；另一方面，病虫害像“升级版病毒”一样，不仅范围扩大(kuòdà)、破坏力增强，还越来越难防御。

面对(duì)这些情况，怎么才能让苹果树(píngguǒshù)更“抗打”呢？科学家认为，必须回到“源代码”——研究它的遗传基础和家族多样性(duōyàngxìng)背景。比如，苹果有哪些“零件(língjiàn)”？怎么控制开花、结果、抗病、变甜？哪些基因能抗病、哪些基因能让果实更香？诸如此类信息，都藏在苹果的DNA里(lǐ)。对育种专家而言，理解这些基因背后的故事，才能精准(jīngzhǔn)“选材造果”，打造出更适应未来气候的新品种。

为了让苹果树既长得结实又好打理，科学家非常看重两大特性：一是抗逆性强(qiáng)，无论遇到高温、低温、干旱(gānhàn)、盐碱还是虫害、病害(bìnghài)，苹果树都能“扛得住、结得好”；二是(èrshì)适合矮化密植，树不能长得太高、太散，适合用机器采摘、修剪，以便大幅提高果园生产效率。

韩振海教授团队给出(gěichū)了一个方向：从苹果的进化历史(lìshǐ)中找资源。要想为苹果打造一套真正抗打又好种的“基因工具箱”，就得回头去找它的“祖宗”和“亲戚”，看看谁(shuí)天生带有(dàiyǒu)抗病、抗寒、耐旱的好基因。

研究团队展开了(le)一场“全球寻宝”：收集了全球30个具有代表性的苹果属植物，从中国东北(dōngběi)的山定子(Malus baccata)、栽培种(zhǒng)的野生祖先Malus sieversii，到欧洲(ōuzhōu)的Malus sylvestris、北美的 Malus ioensis……这些野生苹果“亲戚”分布在不同环境中，可能就藏着(zhe)应对各种挑战(tiǎozhàn)的“基因法宝”。只有把这些野生苹果种尽量多地收进来，才能(cáinéng)搭建出(chū)一个系统的“抗逆资源库”，未来的育种工作才能有的放矢。

构建首张(shǒuzhāng)苹果属遗传基因全景图

在农业科技尤其是果树育种领域，想真正实现科技自主，必须先搞清楚3个最基本的(de)(de)问题(wèntí)：作物是怎么来的？它和“亲戚”之间什么关系？还能对它进行什么样的改造和优化？回答(huídá)这些问题，不能只盯着果子的大小、颜色、口感等表面现象，而是要深入苹果家族史的最深层，即(jí)前面提到的遗传信息。

研究团队(tuánduì)通过对大量苹果属植物进行基因组(jīyīnzǔ)测序发现，这个家族最早起源于大约5600万年前的亚洲。随着时间推移(shíjiāntuīyí)，它们在地质和气候的变化中逐渐分化成今天大家看到的多个“亲戚”物种。

2.各种(gèzhǒng)“亲戚”之间啥关系

苹果属内部的成员经常“串门”，也(yě)就是种间杂交和基因交流。这种“你中有我、我中有你”的演化模式，让苹果的遗传背景变得异常复杂。研究团队通过构建“家谱关系(guānxì)图”，厘清(líqīng)了各物种之间(zhījiān)的亲缘关系，也找到了很多“基因混血”的证据。

3.遗传多样性让适应力更强(gèngqiáng)

苹果属植物在外形、风味(fēngwèi)上的五花八门，是由遗传层面上的多样性控制的。研究发现，这些多样性多数(duōshù)源于基因组中大范围(fànwéi)的“结构变异”，比如，一段DNA被删除、复制或倒转了。这些变异就像是苹果进化之路上的“基因突袭事件”，让它具备了更强的适应能力和独特(dútè)性状(xìngzhuàng)。

为了更完整地展示苹果的遗传全貌，研究团队(tuánduì)构建了世界首个苹果属“图形泛(fàn)基因组”。简而言之，传统基因组就像一条(yītiáo)笔直的“铁轨”，只能看到一个(yígè)代表品种(pǐnzhǒng)的遗传蓝图；而“图形泛基因组”就像一张立体的地铁线路图，能同时展示多个品种、物种之间的不同，真正还原苹果属的复杂性和多样性。

这张“立体图”就像是(xiàngshì)苹果(píngguǒ)属的基因全景图，里面囊括了几十个野生和栽培品种，记录了上万个遗传变异。它不仅能告诉(gàosù)我们一个基因有(yǒu)没有、在哪里，还能展示这个基因在不同物种中是怎么变化的。有了这张图，科学家不再是“盲人摸象式”的育种，而是带着(zhe)地图、有目标地“设计苹果”。该研究成果在未来有很多应用前景。比如，可以打造又矮又抗逆的新型砧木，满足密植果园(guǒyuán)和机械化管理的需要；培育更(gèng)耐储藏、耐运输、抗病虫害(bìngchónghài)的优质苹果品种，提升果品竞争力；适应极端天气变化，让果园更有“韧性(rènxìng)”；为干旱、高寒、高海拔等特殊地区，定向选育适应性强的专属苹果等。

过去，由于参考基因组依赖国外，野生苹果(píngguǒ)种的研究(yánjiū)支离破碎，我国很难主导苹果分子育种的技术路线。这(zhè)种“追着别人(biérén)跑”的局面，不仅影响新品种的自主创新，也让我们在面对未知病虫害和(hé)气候变化时底气不足。现在，通过这项研究，中国科学家(kēxuéjiā)掌握了属于自己的系统资源和前沿技术：有了苹果家族(jiāzú)的完整“族谱”；找到了控制重要(zhòngyào)性状的“关键基因”；构建了服务育种的“导航系统”和“工具箱”。这意味着，中国不仅能独立开展苹果的分子育种，还能在全球苹果科研领域提供关键资源和解决方案，从“跟跑”踏上“领跑”之路。

来源(láiyuán)：北京日报客户端