解鎖蘋果美味密碼！最新基因研究揭開關鍵奧秘

一項突破性的基因組比較研究，或許能為培育更美味、更強韌的蘋果品種帶來革命性進展。這項針對蘋果屬（Malus）物種的全面性分析，涵蓋了栽培種蘋果及其野生近緣種，揭示了這些物種長達6000萬年的演化歷程與親緣關係。

研究團隊透過分析基因組結構變異，開發出能精準定位風味、抗病性與耐寒性等重要性狀基因的技術。這些發現將對未來蘋果育種工作產生深遠影響。這項由賓州州立大學生物學家參與的國際研究，已發表於《自然遺傳學》期刊。

賓州州立大學植物生殖發育與演化教授馬宏表示：「蘋果屬約有35個物種，但作為重要經濟作物，其基因組演化研究卻相當有限。我們不僅深入解析了蘋果屬基因組，更建立了完整的家族樹，記錄了全基因組複製與物種雜交等事件，並發現與特定性狀（如蘋果黑星病抗性）相關的基因組區域。」

研究團隊新定序並組裝了30個蘋果屬物種的基因組，包括栽培品種「金冠蘋果」。其中20個為二倍體（每條染色體有兩個複製），10個為多倍體（每條染色體有三或四個複製），後者可能是近期二倍體與其他近緣種雜交的結果。透過比對各物種近千個基因序列，研究人員不僅重建了蘋果屬家族樹，更透過生物地理分析追溯其起源至約5600萬年前的亞洲。

馬教授指出：「蘋果屬的演化歷史相當複雜，存在大量物種雜交案例與共享的全基因組複製事件，使得比較研究格外困難。高品質的基因組定序與物種關係釐清，讓我們能更深入探索該屬的演化歷程。」

研究團隊採用泛基因組學分析方法，全面比對30個基因組中的保守基因、轉座子（能在基因組中移動的「跳躍基因」）及特異性基因。這種結合近緣物種基因組資訊的方法，大幅促進了對演化保守性與分歧性的理解，其中泛基因組圖譜工具發揮了關鍵作用。

「使用30個物種的泛基因組，能有效偵測結構變異、基因複製與重排等現象，這些在少數基因組比較中容易被忽略，」馬教授解釋，「我們發現的一個結構變異，成功定位出與全球蘋果產業頭號病害——黑星病抗性相關的基因組片段。」

團隊還開發了泛基因組分析工具來偵測「選擇性清除」現象（有益性狀在族群中快速擴散的過程）。運用此方法，他們鑑定出野生蘋果物種中與耐寒性、抗病性相關的基因組區域，該區域可能同時導致果實產生不良風味。

「在追求最佳風味的育種過程中，栽培種蘋果可能無意間弱化了環境適應力，」馬教授分析，「透過泛基因組分析理解蘋果屬基因組結構變異、物種關係與雜交歷史，將有助未來育種工作同時保留美味與抗病性等優良性狀。」

這項名為〈泛基因組分析揭示蘋果屬的演化與多樣性〉的研究，由李偉等人共同完成，已於2025年4月16日發表於《自然遺傳學》。除馬宏教授外，賓州州立大學博士後研究員張泰魁也參與其中，研究獲得該校科學院與生命科學研究所支援。