基于MIG-seq与全基因组测序联用的梨属遗传资源多样性分类研究

为解决梨属物种分类争议和种质资源管理混乱问题，日本农业食品研究机构(NARO)团队采用MIG-seq(多重ISSR测序)结合全基因组测序(WGS)技术，对1018份梨资源进行基因分型。研究鉴定出97个同义名群体(含267份材料)，揭示了日本芳香梨(P. ussuriensis var. aromatica)源于野生梨与栽培种的杂交，并阐明了亚洲豆梨群体的独特遗传结构，为梨属资源精准管理和育种提供了分子依据。

　　

梨作为温带地区重要的经济果树，其物种分类一直存在争议。由于梨属植物生殖隔离较弱，种间杂交频繁发生，导致传统形态学分类困难重重。日本作为东方梨的重要产区，其国家农业食品研究机构(NARO)基因库保存着750余份梨资源，但长期面临同物异名、标签错误等问题。更棘手的是，关于日本梨(P. pyrifolia)的驯化起源、野生芳香梨(P. ussuriensis var. aromatica)的遗传背景等科学问题仍存在诸多谜团。这些问题的存在不仅影响种质资源的有效利用，也制约着梨育种工作的精准开展。

为破解这些难题，日本农业食品研究机构果树茶业研究所的Sogo Nishio等研究人员在《Horticultural Plant Journal》发表重要成果。研究团队创新性地将低成本MIG-seq技术与高精度全基因组测序(WGS)相结合，对NARO基因库的954份材料及公共数据库的64份测序数据进行分析。通过这种"双保险"策略，既解决了老旧样本DNA降解的技术瓶颈，又保证了分类结果的可靠性。

关键技术包括：1) MIG-seq建库时采用双重8-bp索引标记和两轮PCR扩增；2) 使用GATK4流程从MIG-seq和WGS数据中挖掘224,437个SNP；3) 基于ADMIXTURE软件进行群体结构分析；4) 采用DIYABC-RF模拟野生芳香梨的演化历史。样本涵盖日本本土栽培种、中国引种资源，以及来自尼泊尔的P. pashia等珍稀野生材料。

研究结果方面：

1. 同义名鉴定：在954份材料中发现97个同义名群体，包括25个欧洲梨群体(61份)和37个日本梨群体(107份)。有趣的是，γ射线诱变品种如'Shinsui'与其突变体'Kotobuki Shinsui'显示出完全相同的SNP基因型。

2. 群体遗传结构：在K=10时，848份材料清晰地分为四大类群：西洋梨、亚洲大果梨(含中国白梨和日本梨)、野生乌苏里梨(含芳香梨和本岛梨)以及亚洲豆梨。PCA分析显示PC1(23.8%)能明确区分东西方梨种质。

3. 芳香梨起源之谜：通过DIYABC-RF模拟证实，日本东北地区的芳香梨并非自然变异，而是本岛梨(P. ussuriensis var. hondoensis)与日本栽培梨杂交的产物。估算杂交发生在283代前(约1415年前)，正好对应日本古坟时代大陆梨品种的引入期。

4. 亚洲豆梨新认知：来自尼泊尔的P. pashia展现出独特的遗传背景，与中国境内同种材料截然不同。而日本特有濒危物种P. dimorphophylla则与P. calleryana存在明显分化，修正了以往分类学的认知偏差。

这项研究在理论和实践层面均具有突破性价值：首次从基因组层面证实日本芳香梨的杂交起源，为理解人类活动对野生植物演化的影响提供了典型案例；建立的MIG-seq与WGS联用策略，为其他濒危植物资源研究提供了技术范本；发现的18份P. pashia同义名群体，揭示了上世纪80年代尼泊尔考察采集中的重复问题。

特别值得注意的是，研究团队主动公开了种质库中的标签错误和分类偏差，如"豆梨12号"实际含有中国白梨血统，这种科研诚信态度为国际资源保藏机构树立了标杆。未来，这些经过分子鉴定的"纯净"种质，将为梨抗病育种和品质改良提供可靠的遗传材料。正如研究者指出，对P. dimorphophylla等濒危物种的精准分类，不仅具有学术价值，更对生物多样性保护具有现实意义。