云南、湖北、湖南、廣西、廣東、江西……從西雙版納熱帶雨林到莽山、再到貓兒山，10多年來，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱華中農(nóng)大）園藝林學(xué)學(xué)院教授徐強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在南方的崇山峻嶺中搜尋著柑橘屬野生種的蹤跡。只因他們認(rèn)為那里生長(zhǎng)著全世界最古老的柑橘屬植物。近日，《自然-遺傳學(xué)》在線發(fā)表了該團(tuán)隊(duì)最新的研究論文。他們揭示了柑橘屬和柑橘亞科的起源與演化歷程，繪制了柑橘亞科的泛基因組圖譜，鑒定了調(diào)控柑橘果實(shí)檸檬酸積累的關(guān)鍵基因，證實(shí)了柑橘起源于中國(guó)。該研究對(duì)認(rèn)識(shí)植物果實(shí)積累檸檬酸的分子調(diào)控機(jī)制具有重要科學(xué)意義，同時(shí)為果實(shí)風(fēng)味育種提供了重要基因資源。

柑橘大家庭。受訪者供圖

“把柑橘起源的故事講清楚”

“后皇嘉樹，橘徠服兮。受命不遷，生南國(guó)兮……”有許多學(xué)者提出中國(guó)是全球柑橘的起源中心，但由于以往研究主要局限于橘、橙、柚、檸檬等世界范圍內(nèi)廣泛種植的商業(yè)品種，缺乏對(duì)柑橘野生種和近緣種資源的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，限制了對(duì)柑橘起源、進(jìn)化的研究，柑橘起源于中國(guó)這一說法一直缺乏確鑿的證據(jù)。

2013年前后，中國(guó)工程院院士鄧秀新曾多次帶領(lǐng)徐強(qiáng)等深入南方柑橘分布地區(qū)，遍訪古樹、尋找資源，并叮囑他們：“好好搜集鑒定一下，這么大規(guī)模的野生柑橘資源可以作為探源研究的材料?！?/p>

那時(shí)候，徐強(qiáng)就注意到，在南嶺北麓、湖南莽山和湖北一帶，有一些很古老的柑橘資源，例如以湖北宜昌命名的“宜昌橙”。“當(dāng)時(shí)我就覺得這里可能是柑橘重要的起源地，應(yīng)該專門到這些地方實(shí)際調(diào)研，深入研究這些柑橘的遺傳背景?！毙鞆?qiáng)說。

說干就干，徐強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)擬定了詳細(xì)的研究計(jì)劃。

博士生黃躍和徐遠(yuǎn)濤開始著手資源和數(shù)據(jù)的收集。他們通過和云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所合作，深入云南、湖南、廣西、四川、江西等我國(guó)南方柑橘分布地區(qū)，尋找古樹、尋訪老農(nóng)、采集資源。

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間合作，他們已經(jīng)和云南、湖南等地的科研人員甚至果農(nóng)建立了伙伴關(guān)系，這層友誼顯著提升了野生柑橘資源采集和觀測(cè)的效率。

徐遠(yuǎn)濤清楚地記得，有一次，徐強(qiáng)聽說云南瑞麗一帶可能有項(xiàng)目研究缺少的珍貴材料時(shí)，他立馬從武漢坐飛機(jī)到云南保山，然后在合作伙伴帶領(lǐng)下驅(qū)車3個(gè)小時(shí)到達(dá)野生柑橘資源分布區(qū)，徒步爬山搜尋了兩個(gè)多小時(shí)，才找到需要的樣品。每年暑假，他們必定要在這些山溝溝里度過很長(zhǎng)一段時(shí)間，采集柑橘屬物種的枝、葉、花等，10月到12月還得去同樣的地點(diǎn)收集它們的果實(shí)。有時(shí)候運(yùn)氣不好，果子成熟掉落或者被野生動(dòng)物吃掉，他們就無法順利觀察和獲得果實(shí)。

“因?yàn)橐杉吧参镔Y源，我們爬的都是野山，遇到過各種危險(xiǎn)、碰見過各種動(dòng)物?！毙鞆?qiáng)說，有一次他們險(xiǎn)些跌落山谷，“真掉下去可能就是重傷了”。

徐強(qiáng)說，他們收集到的野生種質(zhì)資源會(huì)在華中農(nóng)大的溫室里嫁接，至今已保存了300多份活體種質(zhì)資源。

然而2018年前后，美國(guó)主導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表研究成果，明確提出柑橘起源于喜馬拉雅東南麓的“學(xué)說”。

這引起了徐強(qiáng)的注意?！跋柴R拉雅山東南麓這個(gè)說法值得懷疑，至少不精確”“值得用野生材料加基因組學(xué)的研究范式進(jìn)行再考察”“我們可以更加客觀地把柑橘起源的故事講清楚”……

發(fā)現(xiàn)這個(gè)“漏洞”時(shí)，黃躍正和徐強(qiáng)坐在去往云南的火車上。師徒二人在火車上的小桌板上架起電腦，打開古大陸板塊的移動(dòng)模型以及中國(guó)柑橘資源的分布圖，開始細(xì)細(xì)琢磨起來。

為柑橘屬分類正名

在整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行過程中，他們還意外發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新種。

2016年，湖南省郴州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的一位工作人員請(qǐng)鄧秀新鑒定一個(gè)果子。

這個(gè)果子非常特別，老遠(yuǎn)就能聞到一股異香，種子也非常大，有點(diǎn)“四不像”。

鄧秀新覺得很有研究?jī)r(jià)值。后來徐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)到郴州臨武縣多次調(diào)研，并對(duì)這個(gè)果子進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其味道又酸又苦，很“野生”。然而該果子只有果實(shí)，沒有花、葉、枝，無從判斷是什么物種。

巧的是，徐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)后來在湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所發(fā)現(xiàn)了類似的種質(zhì)材料。它的葉片和柑橘屬的其他物種不一樣。柑橘屬葉片通常是硬的，外層有革質(zhì)，然而這個(gè)“四不像”的葉片卻像薄荷葉一樣是軟的，并且表層有毛。

“從基因組上看，它是一個(gè)單獨(dú)的屬，是從宜昌橙向橘子進(jìn)化過程中的一個(gè)過渡種?！毙鞆?qiáng)說。

另一個(gè)新種則被發(fā)現(xiàn)于云南。云南當(dāng)?shù)赜幸豢煤艽蟮臉洌瑯渖辖Y(jié)的果子非常大也非常酸，老百姓不知道它是什么，也不關(guān)心它究竟是什么。

直到2019年，徐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)走到這里看到了它。經(jīng)過研究，他們認(rèn)為這是香櫞和枸櫞這兩個(gè)種分化之前的一個(gè)古老物種。

“這么多年，它幾乎沒有太大變化，只有一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)化，但因?yàn)槠渖L(zhǎng)周期特別長(zhǎng)，所以保留了古老的基因組?！毙鞆?qiáng)說。

這兩個(gè)新種剛被發(fā)現(xiàn)時(shí)，他們并不能確定是新的物種?！案涕賹俸透涕賮喛频姆诸惽闆r有些亂?！毙鞆?qiáng)介紹，對(duì)于柑橘屬，美國(guó)有學(xué)者認(rèn)為有12到14個(gè)種、日本有學(xué)者認(rèn)為有162個(gè)種。

一直到徐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在全球范圍內(nèi)收集了312份柑橘亞科種質(zhì)資源的全基因組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了全面梳理后，才確認(rèn)這是兩個(gè)新種。由此，他們提出柑橘屬有15個(gè)種。

經(jīng)過艱辛的探索，他們推測(cè)古印度板塊可能是柑橘亞科的起源中心，中國(guó)南部可能是柑橘屬的初生起源中心，而喜馬拉雅山東南麓和澳大利亞及附近島嶼則是柑橘的兩個(gè)次生分化中心。

“淮海惟揚(yáng)州，厥包橘柚錫貢?！痹谙某?，橘柚是上貢給大禹王的珍品。這番“正名”似與2000多年前《尚書·禹貢》描述的中國(guó)柑橘栽培史相暗合，它們跨越時(shí)空而“重逢”。

柑橘是全球和我國(guó)最重要的果樹之一，2022年中國(guó)柑橘種植面積超過4500萬畝，產(chǎn)量超過5500萬噸，柑橘產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興事業(yè)中發(fā)揮了重要作用。徐強(qiáng)團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)努力，把科研成果轉(zhuǎn)化為種質(zhì)資源，賦能中國(guó)種業(yè)安全和鄉(xiāng)村振興。